Sulfaattimailla syntyvän happaman kuormituksen ennakointi- ja hallintamenetelmät

Transkriptio

1 LUONNOS SUOMEN YMPÄRISTÖKESKUS 2014 Sulfaattimailla syntyvän happaman kuormituksen ennakointi- ja hallintamenetelmät SuHE-hankkeen aineistoraportti Mirkka Hadzic, Heini Postila, Peter Österholm, Miriam Nystrand, Saila Pahkakangas, Anssi Karppinen, Minna Arola, Ritva Nilivaara-Koskela, Kati Häkkilä, Jaakko Saukkoriipi, Susan Kunnas ja Raimo Ihme 0

2 LUONNOS Sisällys 1 Johdanto Kohdekuvaukset sekä kohteilla tehty vedenlaadun seuranta ja maaperänäytteenotto Happamuuden alkuperä koekohteilla Aineisto ja menetelmät Tulokset ja tulosten tarkastelu Johtopäätökset Pohjaveden pinnankorkeuksien seuranta Aineisto ja menetelmät Tulokset Testatut neutralointimateriaalit Testatut kalsiumkarbonaattituotteet Testatut kalsiumhydroksidituotteet Muut testatut neutralointimateriaalit Materiaalien neutralointipotentiaali Testatut neutralointiratkaisut Neutralointikaivo Neutralointikaivon pilottiversion laboratoriotestaukset Neutralointikaivon pilottiversion maastotestaukset Vaakasuora neutralointipilotti Neutralointiratkaisutestauksien pohjaksi tehtyjä testejä Verkkokokeet Kolonnikokeet Karjonevan kosteikkokalkitus Turvetuotannosta poistuvien sulfidiriskialueiden jälkikäyttö Aineisto ja menetelmät Tulokset Jälkikäyttöalueiden kohdekuvaukset LÄHDELUETTELO 111 LIITTEET 115 0

3 LUONNOS 1 Johdanto Sulfaattimailla syntyvän happaman kuormituksen ennakointi- ja hallintamenetelmät -hanke toteutettiin yhteistyössä Suomen ympäristökeskuksen, Oulun yliopiston Vesija ympäristötekniikan tutkimusryhmän, Åbo Akademin Geologian ja mineralogian laitoksen sekä Metsäntutkimuslaitoksen kesken. Hankkeen tavoitteina oli kehittää uusia menetelmiä turvetuotantoalueiden sulfidipitoisen maaperän hapettumisesta aiheutuvan happaman vesistökuormituksen nopealle havaitsemiselle ja vähentämiselle, lisätä tietoa valumavesien happamoitumiseen vaikuttavista tekijöistä sulfidipitoisessa maaperässä sekä selvittää mitä toimenpiteitä tarvitaan tuotannosta poistuvien sulfidipitoisten alueiden hallittuun siirtoon jälkikäyttövaiheeseen. Hankkeen loppuraportti on julkaistu Suomen ympäristökeskuksen raportteja -sarjassa (Hadzic ym. 2014). Raportissa kerrotaan tarkemmin hankkeesta ja hankkeen tuloksista. Tämä raportti on koottu loppuraportin tausta-aineistoksi. Tätä raporttia ei ole tarkoitettu itsenäiseksi raportiksi, vaan loppuraporttia täydentäväksi aineistokokoelmaksi. Aineiston tulkinta on pääasiassa tehty hankkeen loppuraportissa. Hankkeen päärahoittaja oli Euroopan Aluekehitysrahasto Pohjois-Pohjanmaan ja Lapin Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskusten kautta. Muita rahoittajia ja yhteistyökumppaneita olivat Vapo Oy, Nordkalk Oy, Pohjois-Pohjanmaan liitto sekä Oulun kaupunki/turveruukki Oy. 1

4 LUONNOS 2 Kohdekuvaukset sekä kohteilla tehty vedenlaadun seuranta ja maaperänäytteenotto Lähtevän veden laatua ja vedenlaatua eri puolilla turvetuotantoaluetta mitattiin seitsemältä ainakin osittain vielä tuotannossa olevalta kohteelta vuosina 2012 ja Näitä kohteita olivat Hangasneva, Heinineva, Honkaneva, Kuuhkamonneva, Laukkuvuoma, Leväjänkkä ja Märsynneva. Lisäksi lähtevän veden laatua seurattiin kahdelta jo kokonaan jälkikäyttöön siirtyneeltä kohteelta Karjonevalta ja Marttilansuolta. Näiltä kohteilta tehtiin myös maaperäkartoitukset Hangasnevaa, Honkanevaa ja Marttilansuota lukuun ottamatta. Lisäksi maaperäkartoitusta tehtiin yhdeksältä muulta kohteelta, joita olivat Ahmaneva, Arpela, Hakasuo, Hangassuo, Hautasuo, Jakosuo, Järvineva, Puuroneva ja Suksiaapa. Vedenlaatuseurannoissa käytettiin kalibroitua kenttämittaria (pääasiassa YSI Professional Plus), jolla voitiin mitata mm. ph ja sähkönjohtavuus maastossa käynnin yhteydessä sovituista pisteistä. Seurantajaksoilla vesinäytteitä otettiin alueelta lähtevästä vedestä keskimäärin kahden viikon välein ja näytteistä analysoitiin alkaliniteetti, asiditeetti (ei yleensä Laukkuvuomalta ja Leväjänkkältä), liuennut orgaaninen hiili, ph, sähkönjohtavuus, alkuainerikki-, sulfaatti-, kloridi- ja metallipitoisuudet. Osalla kohteista vesinäytteistä analysoitiin lisäksi kesällä 2013 kolme kertaa raskasmetallipitoisuuksia. Analyysit teetettiin pääasiassa akkreditoiduissa Suomen ympäristökeskuksen laboratoriossa. Laukkuvuoman ja Leväjänkkän vesinäytteet analysoitiin pääasiassa akkreditoidussa Rovaniemen Metsäntutkimuslaitoksen laboratoriossa. Marttilansuota lukuun ottamatta veden ph:n jatkuvatoimisessa seurannassa käytettiin TruTrackin ph-hr dataloggeria ja M-11_PT100-4MZ ph sensoria. Veden sähkönjohtavuuden seurannassa käytettiin Solinstin model 3001 LTC Leverlogger Junioria. Marttilansuolla oli EHP-tekniikan ph-mittaus. Vedenpinnankorkeutta mitattiin osalla kohteista lähtevän veden mittapadolta TruTrack Data Logger Model WT-HR antureita käyttäen. Maaperäkartoituksessa jokaiselta alueelta otettiin useampia maanäytteitä käsikäyttöisellä kairalla. Samalla mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus (EC). Siihen käytettiin kalibroitua ph kenttämittaria ExStik ph Meter ph100 ja EC kenttämittaria ExStik II Conductivity/TDS/Salinity Meter EC400. Alueiden kokoojaojista otetuista vesinäytteistä määriteltiin sulfaatti (ionikromatografia; Lounais-Suomen vesi ja ympäristötutkimus Oy:n laboratoriossa). Kaikista maanäytteistä määritettiin kentällä ph (kenttämittarilla ExStik ph Meter ph100) ja rakennusteknisen luokituksen mukaan maalaji. Lisäksi laboratoriossa määritettiin kokonaisrikkipitoisuus (aqua regia liuotus + ICP-OES; akkreditoitussa laboratoriossa Actlabs, Kanadassa) ja hapettumisnopeus/-alttius (inkubaatio 16 viikkoa huoneenlämmössä; Geologian ja mineralogian laitos Åbo Akademissa). Jokaisesta profiilista määritettiin sedimenttinäytteestä orgaanisen aineksen osuus (hehkutushäviö 550 C; Geologian ja mineralogian laitos Åbo Akademissa), rikkifraktiot (pyriitti- ja monosulfidipitoisuudet diffuusiomenetelmällä; Geologian ja mineralogian laitos Åbo Akademissa) ja asiditeetti (KCl-liuos menetelmällä; Geologian ja mineralogian laitos Åbo Akademissa). Seuraavassa on esitetty aakkosjärjestyksessä tutkimuskohteet ja niillä tehdyt vedenlaadun seurannat sekä maaperäkartoitukset. 2

5 LUONNOS Ahmaneva Ahmaneva sijaitsee entisen Vihannin kunnan alueella Raahen kaupungissa. Turvetuotanto alueella on aloitettu 2005 ja tuotantopinta-ala auma-alueet mukaan luettuina on 30,6 ha. Vesienkäsittelyrakenteina alueella on laskeutus-/pumppuallas ja pintavalutuskenttä. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä kolmelta pisteeltä, moreeninäytteitä kahdelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 1). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 50 pisteeltä (Kuva 1). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Kuva 1. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Ahmanevalla. Arpela Torniossa sijaitsevan Arpelan turvetuotantoalueen kuntoonpano on aloitettu 1981 ja tuotantopintaalaa on enimmillään ollut 42,5 ha, josta osa on jo poistunut tuotannosta. Vesienkäsittelynä alueella on laskeutusallas. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä neljältä pisteeltä, yksi moreeninäyte ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 2). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 37 pisteeltä (Kuva 2). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 3

6 LUONNOS Kuva 2. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Arpelassa. Hakasuo Hakasuo sijaitsee nykyisen Oulun alueella entisen Ylikiimingin kirkonkylästä noin 15 km kaakkoon. Hakasuon turvetuotantoalueen pinta-ala on noin 209 ha ja turvetuotanto alueella on aloitettu Hakasuon valumavedet käsitellään laskeutusaltaan ja pintavalutuskentän avulla ympärivuotisesti. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä seitsemältä pisteeltä, moreeninäytteitä viideltä pisteeltä, yksi hiekkanäyte ja alueiden kokoojaojista kaksi vesinäytettä (Kuva 3). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus seitsemältä pisteeltä (Kuva 3). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 4

7 LUONNOS Kuva 3. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Hakasuolla. Hangasneva Hangasnevan turvetuotantoalueen sijaitsee Siikajoella noin 2 km Paavolan taajamasta etelään, ja siellä tuotanto on aloitettu Alueen tuotantopinta-ala on noin 176 ha auma-alueet mukaan lukien, mistä vuoteen 2011 mennessä käytöstä oli poistunut noin 50 ha (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 2013). Vesiensuojelurakenteena alueella on käytössä laskeutusaltaita sekä kasvillisuuskenttä. Valumaveden laatua seurattiin kesällä 2013 sekä tuotantoalueelta lähtevästä vedestä kasvillisuusaltaan jälkeiseltä mittapadolta että viidestä muusta pisteestä (Kuva 4). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), lähtevän veden jatkuvatoiminen ph-data (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Alueen jälkikäyttöön liittyen on tehty myös muita selvityksiä, jotka löytyvät kappaleesta 7. Vedenlaatutietoa alueelta löytyy myös neutralointitutkimusten yhteydestä kappaleesta 6. 5

8 LUONNOS Kuva 4. Hangasnevan vedenlaadun seurantapaikat. Pisteellä 6 on lähtevän veden mittapato. Hangassuo Hangassuo sijaitsee entisessä Ylikiimingin kunnassa Oulun alueella. Alueen valmistelu turvetuotantoa varten aloitettiin 85 ha alueella vuonna Varsinainen tuotanto alkoi vuonna Tuotantokauden 2010 loppuun mennessä tuotannosta oli poistunut 61,5 ha. Osa itäisestä lohkosta on toiminut tuotantokauden 2009 alusta lähtien kosteikkona, jolla on tehostettu eteläisempien lohkojen vesien käsittelyä. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä neljältä pisteeltä, moreeninäytteitä kahdelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 5). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus kymmeneltä pisteeltä (Kuva 5). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Alueen jälkikäyttöön liittyen on tehty myös muita selvityksiä, jotka on esitetty kappaleessa 7. 6

9 LUONNOS Kuva 5. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Hangassuolla. Hautasuo Oulun kaupungin Ylikiimingin kirkonkylästä noin 8-10 km länteen sijaitsevan Hautasuon turvetuotantoalueen pinta-ala on 220 ha. Turvetuotanto alueella on aloitettu 1988 ja osa alueesta on jo poistunut tuotannosta. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä seitsemältä pisteeltä, moreeninäytteitä kolmelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 6) Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 175 pisteeltä (Kuva 6). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 7

10 LUONNOS Kuva 6. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Hautasuolla. Heinineva Heininevan turvetuotantoalue sijaitsee 25 km Sotkamon kunnan taajamasta länteen ja turvetuotanto siellä on aloitettu Tuotantoalueen pinta-ala auma-alueet mukaan luettuina on ollut 61 ha ja siitä osa on jo poistunut käytöstä. Vesienkäsittelynä alueella on laskeutusallas. Valumaveden laatua 8

11 LUONNOS seurattiin kesinä 2012 ja 2013 sekä tuotantoalueelta lähtevästä vedestä ja laskeutusaltaasta että seitsemältä muualta pisteestä (Kuva 7). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), lähtevän veden jatkuvatoiminen ph- ja sähkönjohtavuusdata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Pohjavedenpintojen korkeuksia seurattiin kolmesta lähellä mittauspisteitä 3-5 olevasta pohjavesiputkesta (liite 5). Alueella tehtiin tässä hankkeessa myös maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä kolmelta pisteeltä, moreeninäytteitä neljältä pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 8). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 22 pisteeltä (Kuva 8). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Kuva 7. Heininevan vedenlaadun seurantapaikat. Lähtevän veden mittapadot ovat pisteillä 1 ja 2. 9

12 LUONNOS Kuva 8. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Heininevalla. Honkaneva Honkanevan turvetuotantoalue sijaitsee Siikajoen kunnassa, Paavolan taajamasta noin 6 km kaakkoon. Turvetuotantoalueen pinta-ala on 47 ha ja turvetuotanto alueella on aloitettu Turvetuotanto alueella päättyi vuonna Vesienkäsittelyrakenteena alueella oli pintavalutuskenttä tuotannon päättymiseen asti. Vuonna 2013 vesienkäsittelyrakenteena oli laskeutusallas. Valumaveden laatua seurattiin kesinä 2012 ja 2013 sekä tuotantoalueelta lähtevästä vedestä että 14 muualla olevasta pisteestä (Kuva 9). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), lähtevän veden jatkuvatoiminen ph- ja sähkönjohtavuusdata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Pohjavedenpintojen korkeuksia seurattiin kahdesta pohjavesiputkesta (liite 5). 10

13 LUONNOS Kuva 9. Honkanevan vedenlaadun seurantapaikat. Lähtevän veden seurantapaikat 1 (2012) ja 15 (2013). Jakosuo Jakosuo sijaitsee Ii:n kunnan alueella ja vesienkäsittelymenetelminä siellä on sekä pintavalutuskenttä että kemikalointi. Turvetuotannon pinta-ala on yhteensä 238 ha. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä neljältä pisteeltä, moreeninäytteitä kolmelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista kaksi vesinäytettä (Kuva 10). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus kymmeneltä pisteeltä (Kuva 10). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 11

14 LUONNOS Kuva 10. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Jakosuolla. Järvineva Järvineva sijaitsee Siikajoella, noin 5 km Paavolan taajamasta koilliseen. Turvetuotantoalueen pinta-ala auma-, tie- ja reuna-alueet mukaan lukien on noin 62 ha ja turvetuotanto alueella on aloitettu Vesienkäsittelynä on kesäaikaan pintavalutuskenttä ja talvella laskeutusaltaat. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä kolmelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 11). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 16 pisteeltä (Kuva 11). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 12

15 LUONNOS Kuva 11. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Järvinevalla. Karjoneva Karjoneva sijaitsee Siikalatvassa, entisen Ruukin kunnan alueella. Turvetuotanto alueella on aloitettu vuonna 1991 ja loppunut Karjonevan tuotantopinta-ala on ollut yhteensä 66 ha. Alue on nyt jälkikäytössä mm. lintukosteikkona. Valumaveden laatua seurattiin kesinä 2012 ja 2013 kosteikolta lähtevän veden mittapadolta ja vuonna 2013 myös kahdesta muusta pisteestä kosteikkokalkitusten vaikutusten selvittämiseksi (Kuva 12). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), lähtevän veden jatkuvatoiminen ph- ja virtaamadata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Alueella tehtiin tässä hankkeessa myös maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä neljältä pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 13). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus kolmelta pisteeltä (Kuva 13). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Alueen jälkikäyttöön liittyen on tehty muita selvityksiä, joista kerrotaan kappaleessa 7. 13

16 LUONNOS Kuva 12. Karjonevan vedenlaadun seurantapaikat. Lähtevän veden mittapato on pisteellä 1. 14

17 LUONNOS Kuva 13. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Karjonevalla. Kuuhkamonneva Kuuhkamonnevan turvetuotantoalue sijaitsee Raahen kaupungissa Vihannin taajamasta 14 km etelä-kaakkoon. Turvetuotanto Kuuhkamonnevalla on käynnistynyt 1988, ja alueen pinta-ala on 354 ha, josta osa on jo poistunut tuotannosta. Valumavedet käsitellään laskeutusaltaiden ja kahden pintavalutuskentän avulla. Valumaveden laatua seurattiin kesinä 2012 ja 2013 lähtevän veden mittapadolta sekä yhdeksältä muulta pisteeltä (Kuva 14). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), jatkuvatoiminen ph-, sähkönjohtavuus- ja virtaamadata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Pohjavedenpintojen korkeuksia seurattiin kolmesta pohjavesiputkesta (liite 5). Alueella tehtiin tässä hankkeessa myös maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä neljältä pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 15). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus kolmelta pisteeltä (Kuva 15). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 15

18 LUONNOS Kuva 14. Kuuhkamonnevan vedelaadun seurantapaikat. Lähtevän veden mittapato on pisteellä 6. 16

19 LUONNOS Kuva 15. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Kuuhkamonnevalla. Laukkuvuoma Laukkuvuoman turvetuotantoalue sijaitsee Torniossa. Tuotanto alueella on aloitettu 1991, ja alueen kokonaispinta-ala auma-alueet mukaan lukien on noin 122 ha, josta puolet on poistunut tuotannosta. Alueen valumavesiä käsitellään sekä laskeutusaltaiden että pintavalutuskenttien avulla. Valumaveden laatua seurattiin kesinä 2012 ja 2013 lähtevän veden rummun kohdalta sekä seitsemältä muulta pisteeltä (Kuva 16). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), jatkuvatoiminen ph- ja sähkönjohtavuusdata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Pohjavedenpintojen korkeuksia seurattiin kolmesta pohjavesiputkesta (liite 5). Alueella tehtiin tässä hankkeessa myös maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä neljältä pisteeltä, moreeninäytteitä kahdelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 17). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus neljältä pisteeltä (Kuva 17). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Alueen vedenlaatua kahdessa ojassa on lisäksi seurattu suodinpatotestauksien yhteydessä. 17

20 LUONNOS Kuva 16. Laukkuvuoman vedenlaadun seurantapaikat. Lähtevän veden seurantapaikka pisteellä 5. Sorptiosuotimet pisteiden 8 ja 2 (kalkkikivi) sekä 6 ja 7 (teräskuona) välissä. 18

21 LUONNOS Kuva 17. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Laukkuvuomalla. Leväjänkkä Leväjänkkän turvetuotantoalue (noin 50 ha) sijaitsee Torniossa ja siitä osa on jo poistunut tuotannosta. Vesienkäsittelynä alueella on pintavalutuskenttä. Valumaveden laatua seurattiin kesinä 2012 ja 2013 pintavalutuskentän jälkeen lähtevästä vedestä sekä kolmelta muulta pisteeltä (Kuva 18). Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), jatkuvatoiminen ph-, virtaama- ja sähkönjohtavuusdata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Pohjavedenpintojen korkeuksia seurattiin kahdesta pohjavesiputkesta (liite 5). Alueella tehtiin tässä hankkeessa myös maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä kahdelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 19). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus yhdeltä pisteeltä (Kuva 19). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 19

22 LUONNOS Kuva 18. Leväjänkkän vedenlaadun seurantapaikat. Lähtevän veden mittapato pisteellä 1. 20

23 LUONNOS Kuva 19. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Leväjänkällä. Marttilansuo Marttilansuo sijaitsee Oulussa noin kaksi kilometriä Ylikiimingin keskustasta etelään. Alueen valmistelu turvetuotantoa varten on aloitettu vuonna 1975 ja tuotanto suolla on alkanut vuonna 1979 ja lopetettu kauden 2008 jälkeen. Tuotantopinta-ala on ollut suurimmillaan noin 62 ha. Kosteikolta lähtevän veden laatua on seurattu kesinä 2012 ja 2013 (Kuva 20). Liitteissä on esitetty kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), lähtevän veden jatkuvatoiminen ph ja pinnankorkeus (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Alueen jälkikäyttöön liittyen on tehty muita selvityksiä, joista on kerrottu kappaleessa 7. 21

24 LUONNOS Kuva 20. Marttilansuon vedenlaadun seurantapaikka. Märsynneva Märsynnevan turvetuotantoalue sijaitsee Raahen kaupungissa noin 7 km Vihannin keskustasta kaakkoon. Turvetuotantoalueen pinta-ala auma-alueet mukaan lukien on noin 133 ha. Vesienkäsittelynä alueella on pintavalutuskenttä. Valumaveden laatua seurattiin kesinä 2012 ja 2013 pintavalutuskentän jälkeen lähtevästä vedestä sekä kahdelta muulta pisteeltä (Kuva 21). Pohjavedenpintojen seurantaa varten asetettiin kesällä 2013 turvekerroksen alapuoliseen mineraalimaahan kaksi pohjavesiputkea, joiden sijainnit näkyvät kuvassa 21 vaaleanpunaisilla pisteillä. Liitteissä on esitetty pisteiden kenttämittarilla mitatut vedenlaatutiedot (liite 2), jatkuvatoiminen ph- ja sähkönjohtavuusdata (liite 3) ja lähtevän veden laatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella (liite 4). Alueella tehtiin tässä hankkeessa myös maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä kolmelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista kaksi vesinäytettä (Kuva 22). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus viideltä pisteeltä (Kuva 22). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. 22

25 LUONNOS Kuva 21. Märsynnevan vedenlaadun (pisteet 1-3) sekä pohjaveden pinnankorkeuden (SP1 ja SP2) seurantapaikat. Lähtevän veden mittakaivo on pisteellä 1. Kuva 22. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Märsynnevalla. 23

26 LUONNOS Puuroneva Puuronevan turvetuotantoalue sijaitsee Raahen kaupungin alueella, noin 8 km Vihannin taajamasta luoteeseen. Turvetuotanto alueella on aloitettu 1981 ja enimmillään pinta-ala on ollut 101 ha aumaalueet mukaan luettuina. Alueita on jo poistunut tuotannosta. Vesienkäsittelynä alueella on laskeutusaltaat. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä viideltä pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 23). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 34 pisteeltä (Kuva 23). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Kuva 23. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Puuronevalla. Suksiaapa Suksiaapa sijaitsee Rovaniemellä. Suksiaavan tuotantopinta-ala on 78 ha ja siitä osa on poistunut tuotannosta. Vesienkäsittelynä alueella on laskeutusaltaat ja ruokohelpikenttä. Alueella tehtiin tässä hankkeessa maaperäkartoitusta, jossa otettiin maanäytteitä kolmelta pisteeltä ja alueiden kokoojaojista yksi vesinäyte (Kuva 24). Maaperäkartoituksen yhteydessä mitattiin kenttämittauksin 24

27 LUONNOS ojaveden ph ja sähkönjohtavuus 34 pisteeltä (Kuva 24). Maaperäkartoituksen näytteiden tulokset on esitetty liitteessä 1. Kuva 24. Maanäyteprofiilien ja ojaveden otto ja/tai mittauspaikat Suksiaavalla. Säippäsuo Säippäsuo on luonnontilainen suo, joka kuuluu Säippäsuon-Kivisuon soidensuojelu alueeseen. Se sijaitsee Utajärven kirkonkylästä noin 20 km itään. Alue on laaja ja monipuolinen aapasuoalue, jolla on kehittyviä keidassoita. Soidensuojelualueen koko on ha. Alueella tai sen läheisyydessä ei ole happamia sulfaattimaita. Säippäsuon alapuolisen Säippäojan vedenlaatua seurattiin tässä hankkeessa vertailualueena turvetuotantoalueille (Kuva 25). Säippäojan vedenlaatu laboratoriossa teetettyjen analyysien perusteella on nähtävissä liitteessä 4. 25

28 LUONNOS Kuva 25. Säippäojan vedenlaadun seurantapiste valuma-alueineen. 26

29 LUONNOS 3 Happamuuden alkuperä koekohteilla Soiden valumavedet ovat luonnostaan happamia, sillä suoalueilta huuhtoutuu valumaveteen orgaanisia happoja, kuten humus-, fulvo- ja karboksyylihapot, orgaanisten yhdisteiden mukana (esim. humus). Orgaaniset hapot voivat alentaa veden ph:ta, jolloin puhutaan orgaanisesta happamuudesta (Keskitalo & Eloranta 1999). Sulfidisedimenttien esiintymisalueilla valumaveteen voi lisäksi maankuivatuksen seurauksena huuhtoutua sulfidien hapettumistuotteita, jotka lisäävät veden happamuutta. Maaperän sulfidikerrosten hapettumisesta johtuvaa happamuutta kutsutaan minerogeeniseksi happamuudeksi. Vesistöjen happamuus voi olla myös peräisin fossiilisten polttoaineiden palamisesta aiheutuvasta happamasta laskeumasta. Happaman laskeuman rooli vesistöjen happamoitumisessa on kuitenkin pienentynyt viime vuosikymmenien aikana merkittävästi (Laurila 1990). Tässä osiossa tavoitteena oli selvittää SuHE-hankkeen tutkimuskohteilla esiintyvän valumaveden happamuuden alkuperää kohteilta lähtevän veden laadun perusteella. 3.1 Aineisto ja menetelmät Vedenlaadun seurantaa tehtiin seitsemältä turvetuotantoalueelta (Hangasneva, Heinineva, Honkaneva, Kuuhkamonneva, Laukkuvuoma, Leväjänkkä ja Märsynneva) sekä kahdelta osittain kosteikoksi vesitetyltä jälkikäyttökohteelta (Karjoneva ja Marttilansuo) sekä yhdeltä luonnontilaiselta suolta (Säippäsuo) lähtevästä vedestä vuosina 2012 ja Heininevalla seurantaa tehtiin kahdelta mittapadolta vuonna Märsynneva on uusi tuotantoalue, jolla havaittiin esiintyvän potentiaalisia sulfaattimaita, mutta jolla ei ollut havaittu valumavesissä happamuusongelmia. Säippäsuon vertailualue sijaitsee Litorina-alueen ulkopuolella, eikä alueen lähistöllä ole mustaliuskealueita. Muilla seuratuilla kohteilla tiedettiin jo etukäteen esiintyneen happamia valumavesiä. Näytteenotto aloitettiin vuosina 2012 ja 2013 toukokuun puolivälissä viikolla 20 ja sitä jatkettiin vuonna 2012 lokakuun alkupuolelle ja vuonna 2013 syyskuun loppupuolelle asti. Näytteitä otettiin näytteenottokaudella noin kahden viikon välein. Vesinäytteistä analysoitiin alumiini (Al), barium (Ba), kalium (K), kalsium (Ca), Magnesium (Mg), mangaani (Mn), natrium (Na), rauta (Fe), rikki (S), liukoinen orgaaninen hiili (DOC), sinkki (Zn), strontium (Sr), titaani (Ti), kloridi (Cl), sulfaatti (SO 4 ), alkaliniteetti (vuonna 2012), asiditeetti (vuonna 2013) ja osasta näytteistä myös ph. Kolmesti vuoden 2013 aikana analysoitiin osalta koekohteista myös arseeni (Ar), kadmium (Cd), koboltti (Co), kupari (Cu), lyijy (Pb), nikkeli (Ni), seleeni (Se), uraani (U) ja vanadiini (V). Lisäksi Heininevalta analysoitiin kerran elohopea (Hg). Vesianalyysit teetettiin Suomen ympäristökeskuksen FINAS-akreditoidussa laboratoriossa (T003). Lapin koekohteilla (Leväjänkkä ja Laukkuvuoma) analyysivalikoima oli hieman erilainen, esimerkiksi nikkeli määritettiin kaikista vesianalyyseista. Lapin koekohteiden analyysit teetettiin pääasiassa Metsäntutkimuslaitoksen FINAS-akreditoidussa laboratoriossa (T203). Veden ph ja sähkönjohtavuus määritettiin pääasiassa kenttämittauksin (yleensä kenttämittarina YSI Professional Plus), mutta osaksi myös vesinäytteistä. 27

30 LUONNOS Minerogeenisen happamuuden todennäköisyyttä suhteessa orgaanisen huuhtoumaan aiheuttamaan happamuuteen arvioitiin vertaamalla keskenään vedenlaatutuloksista laskettujen ei-merellisen sulfaatin (*SO 4 2- ) ja orgaanisen happoanionin ([A-]) pitoisuuksia (µeq/l) (Kortelainen 1993, Mattson ym. 2007). Ei-merellisellä pitoisuudella tarkoitetaan meriveden suolatasapainokorjattua pitoisuutta. Korjauskertoimena laskuissa käytettiin kloridin ja kyseisen ionin välistä suhdelukua merivedessä (Kauppi ym. 1990). Orgaaninen anionipitoisuus (µeq/l) määritettiin mallilla, joka antaa vesinäytteen [A-] -pitoisuuden liukoisen orgaanisen hiilen (DOC) pitoisuuden sekä ph:n perusteella (Kortelainen 1993). Tuloksista laskettiin myös emäskationipitoisuudet [BC] (Ca 2+ + K + + Na + + Mg 2+ ) sekä sulfaatin ja emäskationien ei-merelliset pitoisuudet (µeq/l). Samankaltaista lähestymistapaa on käytetty Suomessa aikaisemmin mm. arvioitaessa Sanginjoen happamuuden alkuperää (Tertsunen ym. 2012). Veden ph:n ja ei-merellisen sulfaatin pitoisuuden sekä orgaanisen anionipitoisuuden keskinäistä korrelaatiota testattiin Spearmanin korrelaatioanalyysilla. Korrelaatioanalyysiä ei tehty Honkanevan aineistolle, koska vesinäytteitä oli sieltä vain neljä. 3.2 Tulokset ja tulosten tarkastelu Koekohteiden keskimääräinen sulfaattipitoisuus oli 192 mg/l (n = 177). Pitoisuuksissa oli suurta vaihtelua kohteiden välillä (Taulukko 1). Suurimmat pitoisuudet olivat Hangasnevalla (maksimi 2400 mg/l) ja pienimmät pitoisuudet Märsynnevalla (minimi 0,6 mg/l). Märsynnevaa lukuun ottamatta sulfaattipitoisuudet olivat koekohteilla huomattavasti koko Suomen kattavasta puroaineistosta (n = 1142) määritettyä sulfaatin taustapitoisuutta korkeampia (Lahermo ym. 1996) ja myös korkeampia kuin vertailualueena käytetyn Säippäsuon lähtevän veden pitoisuudet, jotka olivat koko seuranta-ajan alle määritysrajan. Tuloksista lasketut ei-merelliset sulfaattipitoisuudet olivat vain hieman mitattuja pitoisuuksia alhaisempia, jolloin valumaveden sulfaatti on lähes kokonaisuudessaan peräisin maaperästä. Samaan tulokseen viittaa myös se, että sulfaatin pitoisuudet olivat tutkimuskohteilla huomattavasti kloridin pitoisuuksia suurempia (liite 6). Tuloksista laskettu koekohteiden keskimääräinen orgaaninen anionipitoisuus [A-] oli 96 µeq/l. Pitoisuuksissa oli suurta vaihtelua koekohteiden välillä (Taulukko 1). Suurimmat pitoisuudet olivat Märsynnevalla (Taulukko 1), mutta suurin yksittäinen pitoisuus mitattiin Leväjänkkältä (630 µeq/l). Pienimmät pitoisuudet mitattiin Marttilansuolta (2 µeq/l), mutta Karjonevan orgaanisen anionin pitoisuudet olivat keskimäärin matalimmat (Taulukko 1). Orgaaniset anionipitoisuudet olivat kohteesta riippuen keskimäärin suurempia tai pienempiä kuin vertailualueena käytetyn Säippäsuon lähtevän veden pitoisuudet (Taulukko 1). 28

31 LUONNOS Taulukko 1. Tutkimuskohteilta lähtevästä vedestä analysoitujen vedenlaatuparametrien (ph, [A - ], DOC, SO 4 2- ja [BC]) keskiarvot, minimit ja maksimit. Paikka Suure n Keskiarvo Minimi Maksimi Hangasneva ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Heinineva etelä ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Heinineva pohjoinen ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Honkaneva ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Karjoneva ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l]

32 LUONNOS Paikka Suure n Keskiarvo Minimi Maksimi Kuuhkamonneva ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Laukkuvuoma ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Leväjänkkä ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Marttilansuo ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Märsynneva ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] [BC] [mg/l] Säippäsuo ph [A-] [µeq/l] DOC [mg/l] SO 4 2- [mg/l] 19 < 0.5 < 0.5 < 0.5 [BC] [mg/l] Koekohteiden happamuuden taustaa selvitettiin vertailemalla mittaustuloksista laskettuja orgaanisia anionin [A - ] pitoisuuksia ja ei-merellisen sulfaatin [*SO 4 2- ] pitoisuuksia (µeq/l) keskenään. Eimerellinen sulfaattipitoisuus oli lähes kaikilla kohteilla jatkuvasti huomattavasti korkeampi kuin orgaanisen anionin pitoisuus (Kuva 26). Leväjänkkällä orgaaninen anionipitoisuus kuitenkin ylitti yhdessä näytteessä ( ) ei-merellisen sulfaattipitoisuuden. Märsynnevalla orgaaninen anionipitoisuus oli muista kohteista poiketen lähes koko seuranta-ajan ei-merellistä sulfaattipitoisuutta suurempi, vain toukokuussa 2012 otetuissa kahdessa näytteessä ei-merellinen sulfaattipitoisuus ylitti orgaanisen anionin pitoisuuden (Kuva 26). Kaikkien kohteiden tulokset on esitetty kuvina liitteessä 7. 30

33 LUONNOS Kuva 26. Heininevan eteläisen mittapadon vesinäytteissä ei-merellinen sulfaattipitoisuus oli jatkuvasti huomattavasti suurempi kuin orgaaninen anionipitoisuus, mikä oli tyypillistä tutkimuskohteille (vasen kuva). Märsynnevan vesinäytteissä taas orgaanisen anioninpitoisuus oli suurimmaksi osaksi ei-merellistä sulfaattipitoisuutta suurempi (oikea kuva). Korrelaatioanalyysin perusteella ei-merellinen sulfaattipitoisuus vaikutti veden ph:ta laskevasti ja orgaaninen anionipitoisuus taas ph:ta nostaen, ainoastaan Hangasnevalla orgaanisen anionin ja ph:n välillä oli negatiivinen korrelaatio, joka ei kuitenkaan ollut tilastollisesti merkitsevä (Taulukko 2). Ei-merellisen sulfaattipitoisuuden ja ph:n välillä vallitsi tilastollisesti merkitsevä negatiivinen korrelaatio Hangasnevalla, Heininevan eteläisellä mittapadolla, Laukkuvuomalla Leväjänkkällä ja Marttilansuolla (Taulukko 2). Orgaanisen anionipitoisuuden ja ph:n välillä löytyi tilastollisesti merkitsevä positiivinen korrelaatio neljällä kohteella (Heinineva etelä, Laukkuvuoma, Leväjänkkä ja Marttilansuo) (Taulukko 2). Heininevan pohjoiselta mittapadolta, Karjonevalta, Kuuhkamonnevalta ja Märsynnevalta ei ph:n ja orgaanisen anionin tai ei-merellisen sulfaatin väliltä löytynyt tilastollisesti merkitseviä korrelaatioita (Taulukko 2). Kaikkien kohteiden ph:n eimerellisen sulfaatin ja orgaanisen anionin vaikutus veden happamuuteen on esitetty kuvina liitteessä 8. 31

34 LUONNOS Taulukko 2. Korrelaatioanalyysin tulokset koekohteittain. Lihavoimalla merkitty tilastollisesti merkitsevät korrelaatiot (p < 0,05). *SO 4 2- Hangasneva ph r p n Heinineva etelä ph r p n Heinineva pohjoinen ph r p n Karjoneva ph r p n Kuuhkamonneva ph r p n Laukkuvuoma ph r p n Leväjänkkä ph r p n Marttilansuo ph r p n Märsynneva ph r p n Koekohteiden valumaveden minerogeenisen ja orgaanisen happamuuden osuuksia tutkittiin myös vertaamalla tuloksista laskettuja emäskationinormalisoituja ei-merellistä sulfaattipitoisuutta (*SO 4 2- /[BC]) ja orgaanisen anionin pitoisuutta ([A - ]/*[BC]) toisiinsa. Tulokset olivat hyvin samankaltaisia kuin ei-normalisoitujen pitoisuuksien vertailussa (liite 9). Lähes kaikilla tutkimuskohteilla emäskationinormalisoitu ei-merellinen sulfaattipitoisuus ylitti normalisoidun anionipitoisuuden, ainoastaan Märsynnevalla normalisoitu anionipitoisuus oli suurimman osan aikaa korkeampi kuin normalisoitu ei-merellinen sulfaattipitoisuus. [A - ] 32

35 LUONNOS 3.3 Johtopäätökset Tulosten perusteella suurimmalla osalla tutkimuskohteilla esiintyvä happamuus oli todennäköisesti valuma-alueiden maaperän sulfidien hapettumisesta johtuvaa. Oletusta tukevat veden korkeat sulfaattipitoisuudet, sulfaatin ja ph:n välillä osalla kohteista havaittu negatiivinen lineaarinen riippuvuus ja tehdyt korrelaatioanalyysit. Myös havaitut korkeat sähkönjohtavuuden arvot viittaavat sulfidien hapettumisen aiheuttamaan happamoitumiseen (liite 4). Tulos ei ole yllättävä, koska tutkimuskohteet oli valittu sellaisiksi, joilla ennestään tiedettiin esiintyvän happamuusongelmia todennäköisesti sulfidisedimenteistä johtuen. Märsynnevalla ei tässä hankkeessa happamuutta havaittu, vaan veden ph oli jatkuvasti noin kuusi. Säippäsuon vertailualueella valumaveden happamuus oli vedenlaadun perusteella orgaanista alkuperää. Osalla tutkituista kohteista orgaanisen anionipitoisuuden ja ph:n välillä vallitsi positiivinen lineaarinen riippuvuus, joka voi johtua orgaanisen aineksen happamuutta puskuroivalla vaikutuksella (Forsius 1987). Osalla tutkituista kohteista ei havaittu ei-merellisellä sulfaattipitoisuudella tai orgaanisen anionin pitoisuudella korrelaatiota ph:n kanssa. Yllättävää oli etenkin, ettei Karjonevalta tai Kuuhkamonnevalta löytynyt selkeää tilastollista yhteyttä ph:n ja sulfaattipitoisuuden väliltä. Molemmilla kohteilla vesi oli kuitenkin jatkuvasti erittäin hapan (3-3,5), alueilla on varmaksi tunnettuja sulfidisedimenttiesiintymiä ja veden sulfaattipitoisuudet ovat korkeita. 33

36 LUONNOS 4 Pohjaveden pinnankorkeuksien seuranta 4.1 Aineisto ja menetelmät Pohjaveden pinnankorkeuksien seurannan soveltuvuutta happaman kuormituksen ennakointiin testattiin vuosina 2012 ja 2013 Heininevalla, Honkanevalla, Kuuhkamonnevalla, Laukkuvuomalla, Leväjänkkällä ja Märsynnevalla (vain 2013). Kohteille asennettiin 2-3 pohjavesiputkea, joista ainakin osa tai kaikki ulottuivat turpeen alapuoliseen mineraalimaahan asti (lyhenne kuvaajissa SP). Yksi putkista oli osassa kohteissa asennettu vain turpeeseen (lyhenne kuvaajissa PP). Putket olivat noin 5 cm halkaisijaltaan olevaa viemäriputkea, jonka kärki oli sulatettu ja puristettu kiinni. Putkiin oli kärjen yläpuolelle tehty siiviläosa, joka keskimäärin oli noin 20 cm korkea. Siiviläosa oli tehty sahalla viiltoja viiltäen. Putket asetettiin Märssynnevaa lukuun ottamatta niin, että niiden yläosa oli selvästi maanpinnantasoa korkeammalle (Kuva 27). Näin voitiin tehdä, koska putket sijoitettiin jo tuotannosta poistuneille alueille. Märssynnevalla putket upotettiin tuotantoalueella maan alle, niin että niiden yläosakin oli noin cm turvekerroksen alapuolella. Putkia asennettiin sekä keskelle saraa että ojien reunoille kohteesta riippuen. Kuva 27. Honkanevalle asetetut pohjavesiputket Putkien vedenpinnankorkeutta seurattiin maastokäyntien yhteydessä ja lisäksi osassa putkista seurattiin jatkuvatoimisesti veden pinnankorkeudetta (TruTrack WT-HR Data Logger 1 m tai 1,5 m). Valumaveden ph:ta mitattiin jatkuvatoimisesti (TruTrack ph-hr data logger) ja/tai maastokäyntien yhteydessä kenttämittarilla heti tuotantoalueen jälkeen ennen mahdollista pintavalutuskenttää esimerkiksi pumppaus- tai laskeutusaltaasta. Laukkuvuomalla kesällä 2013 ph:n sijasta on käytetty jatkuvatoimisen sähkönjohtavuusmittauksen (Solinst model 3001 LTC Leverlogger Junior) tuloksia, sillä ph dataa oli saatavissa hyvin vähän, koska laite mm. meni loppukesän aikana vialliseksi. 4.2 Tulokset Seuraavassa on esitetty seurantojen tulokset (kuvat 28 38). Pohjavesiputkien sijaintikoordinaatit Märsynnevaa lukuun ottamatta on esitetty liitteessä 5. Märsynnevan pohjavesiputkien sijainnit ja tuotantoalueelta lähtevän veden ph:n/sähkönjohtavuuden mittauspaikka on esitetty kohdekuvausten 34

37 LUONNOS yhteydessä olevissa kartoissa. Tulosten tulkinta ja johtopäätökset on kirjoitettu viralliseen loppuraporttiin, eikä niitä enää tässä toisteta. Heinineva: Kuva 28. Heininevan pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta

38 LUONNOS Kuva 29. Heininevan pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta Honkaneva: Kuva 30. Honkanevan pohjavesiputkien vedenpinnankorkeuden seuranta

39 LUONNOS Kuva 31. Honkanevan pohjavesiputkien vedenpinnankorkeuden seuranta Kuuhkamonneva: Kuva 32. Kuuhkamonnevan pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta

40 LUONNOS Kuva 33. Kuuhkamonnevan pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta Laukkuvuoma: Kuva 34. Laukkuvuoman pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta

41 LUONNOS Kuva 35. Laukkuvuoman pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta Koska lähtevän veden ph mittaustuloksia oli vähän mm. laitteen vialliseksi menon vuoksi, on tässä ph:n sijasta esitetty sähkönjohtavuus. Leväjänkkä: Kuva 36. Leväjänkkän pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta

42 LUONNOS Kuva 37. Leväjänkkän pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta Märssynneva: Märssynnevalla pohjavesiputket on asetettu vasta , joten ensimmäiset (17.6 ja 18.6) mittaukset todennäköisesti eivät kuvaa todellista tilaa kyseisellä alueella, vaan pohjavedenpinta on putkissa vasta nousemassa. Putket asennettiin muista kohteista poiketen niin, että niiden pinta oli noin cm turvekerroksen alapuolella. Ojan reunalla ollut pohjavesiputki (SP2) näytti reagoivan nopeammin vedenpinnan vaihteluihin kuin keskellä saraa, työkoneiden painosta ehkä tiiviimmin, ollut pohjavesiputki (SP1). 40

43 LUONNOS Kuva 38. Märssynnevan pohjavesiputkien vedenpinnakorkeuden seuranta

44 LUONNOS 5 Testatut neutralointimateriaalit Hankkeessa testattiin laboratoriossa useampia neutralointimateriaaleja, joista tärkeimpien, testauksissa pääasiassa käytettyjen materiaalien ominaisuuksia on esitetty hankkeen loppuraportissa (Hadzic ym. 2014). Tähän taustaraporttiin on koottu tietoa myös muista hankkeessa testatuista materiaaleista. Neutralointimateriaaleista ja niiden testauksista on kerrottu myös hankkeen yhteydessä julkaistusta opinnäytetyöstä (Nilivaara-Koskela 2013). Osittain esiintyy toistoa loppuraportin materiaalikuvausten kanssa. Testattuja materiaaleja olivat Nordkalk Oy Ab:n Aito kalsiittimurske (CaCO 3 ), Filtra A (CaCO 3 ) -tuotteet, kaivosten sivukivi sekä FS suodatinhiekka, granuloitu kalsiumhydroksidi (Ca(OH) 2 ) ja briketöity kalsiumhydroksidi (Ca(OH) 2 ), Raahen Rautaruukki Oyj:n tehtaan teräskuona, Schaefer Kalk Finland Oy:n Mahtikalkki, FA Forest Oy:n Ecolan tuotteet sekä Oulun Stora Enson OPA-sakka. 5.1 Testatut kalsiumkarbonaattituotteet Kalkkikivi eli kalsiumkarbonaatti on yleisesti käytetty neutralointikemikaali. Sitä käytettäessä käsitellyn veden ph nousee maltillisesti ja maksimissaan välille 7,0 9,5 (Nordkalk Oy 2013), jolloin yliannostelun vaaraa ei ole. Aito kalsiittimurske Aito kalsiittimurske on pienirakeista kalsiumkarbonaattia (CaCO 3 ), jonka 0-10 mm raekoon massasta suurin osa oli 4-8 mm välillä (Taulukko 3). Testatun rakeen (1-3 mm) irtotiheyttä arvioitiin neutralointikaivopilotin testausten perusteella. Irtotiheys oli arviolta 1300 kg/m 3. Kolonnikokeilla testattiin, minkälainen veden viipymän tulisi olla, jotta happamaksi suolahapolla (HCl) tehdyn hanaveden ph ehtisi nousemaan 3:sta 5,5:een. Testauksien perusteella 2-4 mm raekoolla 33 s oli riittävä ja 4-6 mm raekoolla tarvittiin noin kolmen minuutin viipymäaika. Materiaalin ominaispinta-ala (cm 2 /g) eri raekooilla määritettiin Santomartinon ja Webbin (2007) mukaan (Taulukko 4). Materiaalille määritettiin neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). 42

45 LUONNOS Taulukko 3. Aito kalsiittimurskeen raekokojakauma. Seula [mm] Massa [g] % pohja yhteensä Taulukko 4. Aito kalsiittimurskeen eri raekokojen ominaispinta-alat. Materiaali Aito kalsiittimurske Raekoko [mm] ,54 4 9, Ominaispintaala [cm 2 /g] Filtra A tuotteet Filtra A -tuotteet ovat kalkkikivimursketta CaCO 3. Laboratoriotestejä tehtiin A2 ja A5 -tuotteilla. Raekoko on tuotteella A2 2-5 mm ja tuotteella A5 5-8 mm. Tuotteet valmistetaan Paraisilla. Filtra A tuotteista A5:sta testattiin kolonnikokeissa, tarkoituksena selvittää materiaalin kykyä neutraloida ja pidättää erilaisia aineita. Tulokset on esitetty kappaleessa ja liitteessä 11. Materiaalille määritettiin neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). Kaivosten sivukivi Kaivosten sivukivi tarkoittaa sivukiviä, joiden CaCO 3 -pitoisuus on noin %. Tuotetta on saatavilla sepelinä tai seulottuna kokoluokkaan 0-6 mm. Materiaalille on määritetty neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). Tuotteen neutralointivaikutus on heikompi kuin kalsiumkarbonaattipitoisimmilla tuotteilla. Tuotteen saatavuus ja laatu vaihtelevat paikkakunnittain ja ajankohdittain. 43

46 LUONNOS FS suodatinhiekka FS-suodatinhiekka on mineraalien jalostuksessa syntyvä sivutuote, joka soveltuu esimerkiksi tie- ja katurakentamiseen. Hiekka on raekooltaan 0-0,5 mm ja sen kalkkipitoisuus on noin 20 %. Materiaalille määritettiin neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). Tuotteen neutralointivaikutus on heikompi kuin kalkkipitoisempien materiaalien. Tuotetta valmistetaan Lappeenrannassa. 5.2 Testatut kalsiumhydroksidituotteet Kalsiumhydroksidi on voimakas emäs ja tuotteilla onkin voimakas neutraloiva vaikutus. Kalsiumhydroksidia käytettäessä käsitellyn veden ph nousee arvoon 10 12, jolloin happamista valumavesistä saostuu metallihydroksideja (Heikkinen & Alasaarela 1988). Granuloitu Ca(OH)2 Granuloitua kalsiumhydroksidia käytettiin testeissä erilaisina raekokojakaumina. Granuloidun kalsiumhydroksidin pystysuorassa neutralointipilotissa käytetyn 2-5 mm rakeen seulonnoissa selvisi, että suurin osa rakeesta oli kooltaan 2-4 mm (Taulukko 5). Vastaavasti kyseisen rakeen irtotiheys oli pystypilotin täyttötiedoista laskettuna 700 kg/m 3. Kippaavan neutralointilaitteiston testeissä käytettiin granuloitua kalsiumhydroksidia, jonka raekoko oli noin 2 15 mm. Taulukko 5. Testatun granuloidun Ca(OH) 2 :n raekokojakauma. Seula [mm] Massa [g] % pohja 0 0 yhteensä Briketöity Ca(OH)2 Testattu briketöity kalsiumhydroksidi oli soikean linssin muotoista, ja linssien halkaisija oli mm. Materiaalille määritettiin neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). 44

47 LUONNOS 5.3 Muut testatut neutralointimateriaalit Teräskuona Teräskuona on Rautaruukki Oyj:n tuottamaa teräksen valmistusprosessissa muodostuvaa sivutuotetta, jonka on havaittu pidättävän haitta-aineita pääosin sitomalla niitä fysikaaliskemiallisesti ja saostamalla niitä (Takalo 2007). Teräskuona muodostuu erilaisista aineista, joista eniten on kalsiumoksidia (CaO), rautaa ja silikaattioksidia (SiO 2 ) (Hiltunen 1996). Kolonnikokein tarkasteltiin raekoon 3-10 mm kykyä neutraloida ja pidättää erilaisia aineita. Tulokset on esitetty kappaleessa ja liitteessä 11. Materiaalille määritettiin neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). Raahen Rautaruukki Oyj:n teräskuona on prosessimuutoksen vuoksi poistunut kaupallisilta markkinoilta, eikä sitä valitettavasti ole enää juuri saatavilla. Mahtikalkki Saostettua kalsiumkarbonaattia, Mahtikalkkia, valmistaa Kuusankoskella Schaefer Kalk Finland Oy ja sitä varastoi ja myy MahtiRahti Ky. Mahtikalkki sisältää kalsiumoksidia (CaO), kalsiumhydroksidia (Ca(OH) 2 ) sekä kalsiumkarbonaattia (CaCO 3 ). Mahtikalkin kalkkipitoisuus on vähintään 30 %. Kolonnikokeilla testattiin, minkälainen veden viipymän tulisi olla, jotta happamaksi suolahapolla (HCl) tehdyn hanaveden ph ehtisi nousemaan 3:sta 5,5:een. Testauksien perusteella 20 s oli riittävä. Ecolan tuotteet Testatut FA Forest Oy:n Ecolan tuotteet olivat rakeistettua tuhkaa, joista toiseen oli lisäksi lisätty rautaa. Raekooltaan testauksissa käytetyt materiaalit olivat 3-10 mm. Materiaalien kykyä neutraloida ja pidättää erilaisia aineita tarkasteltiin kolonnikokeissa, joiden tulokset on esitetty kappaleessa ja liitteessä 11. Materiaalille määritettiin neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). OPA-sakka OPA-sakka on Oulun Stora Enson paperitehtaan jätevesilietettä, jonka kalsiumkarbonaattipitoisuus on noin 80 %. OPA-sakan veden eristyskyky on korkea, jonka vuoksi sitä käytetään maarakenteissa vesieristekerrosten rakentamisessa. Materiaalille on määritetty neutralointipotentiaali laboratoriomittauksissa (kpl 5.4). 45

48 LUONNOS 5.4 Materiaalien neutralointipotentiaali Materiaalien neutralointipotentiaali määritettiin kahdella tavalla perustuen standardiin SFS-EN Standardin ohjeiden mukaan materiaaleja joko keitettiin tai ravisteltiin suolahappoliuoksessa, jonka jälkeen suoritettiin takaisintitraus emäksellä (NaOH). Titrausten tulosten avulla pystyttiin laskemaan materiaalien neutralointipotentiaalit (N CaO). Tehtyjen testien perusteella havaittiin, että eri testien välillä ei esiintynyt suurta vaihtelua. Näin ollen testejä jatkettiin tekemällä rinnakkaisia määrityksiä keittomenetelmällä jokaiselle materiaalille tarkempien tuloksien saamiseksi. Menetelmässä oletetaan, että testattavat materiaalit on jauhettu hienoksi ja niitä myös verrataan hienonnettuun materiaaliin (CaO). Edellisen vuoksi testi antaa rakeisille materiaaleille todellista heikompia tuloksia. Testissä saatiin Filtra A2:lle pienempiä neutralointipotentiaalin arvoja kuin isompi rakeiselle Filtra A5:lle. Tämä todennäköisesti johtui testiin valikoituneiden rakeiden kokojakaumasta. Todellisuudessa saman tuotteen pienemmän raekoon neutralointipotentiaali on suurempaa raekokoa parempi johtuen mm. suuremmasta reaktiopinta-alasta. Mitä pienempi neutralointipotentiaalin arvo on, sitä enemmän materiaalia tarvitaan neutraloinnin toteuttamiseksi. Paras neutralointipotentiaali saatiin briketöidylle/granuloidulle kalsiumhydroksidille. Tulokset on esitetty taulukossa 6. Taulukko 6. Testattujen materiaalien neutralointipotentiaalit (CaO %). Materiaali Neutralointipotentiaali (% CaO) Keitto 1 Keitto 2 Keitto 3 ka. keitto Ravistelu Aito Kalsiittimurske (0-3 mm) 50,9 49,3 49,6 49,9 45,4 Kaivosten sivukivi (0-6 mm) 48,8 38,1 42,7 43,2 41,1 FS-suodatinhiekka (0-0,5 mm) 19,1 25,3 20,8 21,7 13,5 Briketöity/Granuloitu Ca(OH) 2 80,7 74,6 74,3 76,5 68,8 Filtra A2 (3-6 mm) 52,3 58,5 60,5 57,1 47,5 Filtra A5 (5-8 mm) 63,8 82,9 69,5 72,0 66,5 Rakeinen tuhka (3-10 mm) 20,2 48,5 52,8 40,5 28,8 Rakeinen tuhka + Fe (3-10 mm) 19,7 17,5 17,5 18,3 29,1 Teräskuona (3-10 mm) 25,5 27,4 20,1 24,3 66,6 OPA-sakka 47,7 47,4 45,4 46,8 Materiaalien kulutusta neutraloinnissa testattiin happamalla suovedellä, jonka ph oli noin kolme. Testissä katsottiin, paljonko materiaalia suoveteen piti lisätä, jotta veden ph nousi arvoon 5,5 (Taulukko 7). Saadun kulutuksen perusteella laskettiin, kuinka paljon kyseistä neutralointimateriaalia kuluisi 100 hehtaarin kokoisen valuma-alueen vesien neutraloinnissa, jonka vesi on jatkuvasti hapanta ja valunta keskimäärin 10 l/s/km 2 (Taulukko 7). 46

49 LUONNOS Taulukko 7. Neutralointimateriaalien kulutus. Materiaalin kulutus NP (kg CaO) Materiaali ka. Ravistel kg/ m 3 suovettä keitto u Aito Kalsiittimurske (0-3 mm) 49,9 45,4 0, Kaivosten sivukivi (0-6 mm) 43,2 41,1 0, FS-suodatinhiekka (0-0,5 mm) 21,7 13,5 0, Briketöity/Granuloitu Ca(OH)2 76,5 68,8 0, Filtra A2 (3-6 mm) 57,1 47,5 0, Filtra A5 (5-8 mm) 72,0 66,5 0, Rakeinen tuhka (3-10 mm) 40,5 28,8 0, Rakeinen tuhka + Fe (3-10 mm) 18,3 29,1 0, Teräskuona (3-10 mm) 24,3 66,6 0, OPA-sakka 46,8 0, Materiaalin kulutus kg/vr k (kg/vuosi)/4 47

50 LUONNOS 6 Testatut neutralointiratkaisut Hankkeessa testattiin useampia neutralointiratkaisuja, joista osan menetelmät ja tulokset on kerrottu tarkemmin julkaistuissa diplomitöissä. Kippaavan neutralointilaitteiston, virtaamaa ohjaavan padon ja siihen liittyvien neutralointiratkaisujen sekä pyörivän rummun testaukset ja tulokset on esitetty Nilivaara-Koskelan (2014) diplomityössä. Suodinpatojen ja pystysuoran neutralointipilotin eli leijutuskolonnin testaukset ja tulokset on esitetty Karjalaisen (2014) diplomityössä. Neutralointikaivon ja vaakasuoran neutralointipilotin sekä Karjonevan kosteikkokalkituksen tiedot kerrotaan tässä. Lisäksi käydään läpi neutralointitestauksien pohjaksi tehtyjä testejä, eli verkkojen ja materiaalin raekokojen painehäviöiden selvittämistä sekä kolonnikokeissa keväällä 2012 laboratoriossa testattujen neutralointimateriaalien neutralointi- ja puhdistustehokkuutta. 6.1 Neutralointikaivo Neutralointikaivon pilottiversio (kaivon halkaisija 0,3 m ja korkeus 0,4 m) rakennettiin ensin laboratoriossa. Testattu neutralointikaivopilotti on mitoitettu Iso-Britannian ympäristökeskuksen ohjeiden (Telliard 2000) mukaisesti lukuun ottamatta muutamia poikkeuksia. Pilotin tulopää on kiinnitetty hyvin lähelle pohjaa ja tuloputkeen on tehty seitsemän reikää, joiden tarkoituksena on jakaa tuleva virtaama tasaisemmin joka puolelle säiliötä (Kuva 39). Pohjan korkeus nousee hieman säiliön seinille päin mentäessä. Pohjan kaarevuuden on ajateltu tällöin helpottavan pyörteiden syntyä ja tehostavan sekoittumista. Lisäksi pohjan hieman kaarevasta muodosta on hyötyä myös huoltotoimenpiteille, sillä täysikokoisessa ratkaisussa säiliön pohjaan voidaan asentaa huoltokanava. Neutralointikaivopilotin kenttätestien perusteella on kuitenkin huomattu, ettei pohjan kautta tapahtuvaan huoltoon ole tarvetta, koska materiaali kuluu osin kemiallisesti ja osin hankautumalla, ja säiliö voidaan tyhjentää kuluttamalla materiaali loppuun. Näin arvioidaan käyvän myös täysikokoisessa ratkaisussa. Myös täysikokoisessa ratkaisussa virtaamaa lisäämällä saadaan materiaali huuhtoutumaan virtauksen mukana, kunhan vain optimoitu virtaama ei ole maksimivirtaama. Virtaamaa voidaan säätää asentamalla säätöventtiili pumpun jälkeen, vaikka pumpun virtausta ei voitaisikaan säädellä. Kuva 39. Putken tulopää rakennetussa pilotissa. Tämän tutkimuksen neutralointikaivopilotti eroaa passiivisesta säiliöratkaisusta, sillä pilotti toimii pumpun avulla. Pumpun ei tarvitse toimia jatkuvatoimisesti vaan se voi toimia myös jaksottaisesti. Pumpun ollessa päällä vesi virtaa pilotin läpi ja pilotin sisällä olevat kivirakeet ovat liikkeessä. 48

51 LUONNOS Liikkeen tarkoituksena on lisätä rakeiden hioutumista toisiaan vasten ja ehkäistä metallipinnoitteen muodostumista kiven pinnalle. Pilotista tehtiin kuusi kertaa täysikokoista ratkaisua pienempi (Taulukko 8). Taulukko 8. Neutralointikaivopilotin ja täysikokoisen neutralointikaivon mitoitusarvot. Mitoitus noudattaa Yhdysvaltojen ympäristönsuojelutoimiston ohjetta passiivisten jakokaivoratkaisujen mitoituksesta (Telliard 2000). Muuttuja Pilotti Täysikokoinen Sisähalkaisija [m] 0,3 (1:6) 1,8 Korkeus [m] 0,4 (1:6) 2,4 Pohjan pinta-ala [m 2 ] 0,071 2,545 Vedenjohtokorkeus [cm] 0** 15 Tuloputken halkaisija [cm] 5 (1:6) 30 Alaraja virtaukselle [l/s] 1,05 6,3 Yläraja virtaukselle [l/s] 2,5* 125 Säiliön tilavuus [l]*** 28,3 Materiaalipatjan korkeus [cm]*** 19 * Pilotin suurin testattu virtausnopeus oli 2,5 l/s ** Muutettu alkuperäisestä ohjearvosta 2,5 senttimetristä nollaan *** Lisämitoitustietoja pilotista, joita ei ole mainittu EPA 2000 ohjeessa Neutralointikaivon pilottiversion laboratoriotestaukset Neutralointikaivopilotin toimintaa testattiin keväällä 2013 laboratoriossa (Kuva 40) erilaisilla materiaaleilla. Testin alussa kuution kokoinen säiliö täytettiin hanavedellä ja vesi happamoitiin väkevällä rikkihapolla (H 2 SO 4 ). Vedenpinnan korkeus mitattiin mittanauhalla pinnasta tankin pohjalla olevaan merkkiin asti ja näin saatiin tarkka testissä ollut vesimäärä. Hapan vesi johdettiin uppopumpun avulla neutralointikaivopilottiin ja käsitelty vesi pilotista toiseen säilöön. Testi lopetettiin veden ph:n vakiinnuttua tietylle tasolle. Maksimissaan testi pystyi yhden säiliön vesimäärällä kestämään 7-8 minuuttia virtauksesta riippuen. Testauksen tulokset on esitetty taulukossa (Taulukko 9) ja kuvissa (Kuva 41 ja Kuva 42). 49

52 LUONNOS Kuva 40. Neutralointikaivopilotin laboratoriokoejärjestelyt keväällä Testissä 10 kg 1-3 mm Aito Kalsiittimursketta.(Kuva: Minna Arola) Neutralointikaivopilotissa testattiin Aito Kalsiittimursketta (Limestone) raekokoina 2 4 ja 1 3 mm. Yksi koe tehtiin myös happopestylle kalkkikivelle (Acid washed limestone) ja sitä annosteltiin pilottiin 5 kg. Happopesussa väkevää happoa laimennettiin noin 5 % ja kivet liotettiin laimennoksessa hienoaineksen poistamiseksi. Kalkkikiviseosta (90 % aito kalsiittimursketta (2-4 mm) + 10 % Mahtikalkkia; Limestone mixture) testattiin myös. Ajatuksena oli nostaa tavallisen kalkkikiven neutralointikykyä, mutta Mahtikalkin vaikutus oli lyhytaikaista ja se nosti ph:ta vain hieman. Kalsiumhydroksidi granuloille (Granuls) tehtiin vain yksi testi. Hienojakoisempaa Aito Kalsiittimurskeen 1-3 mm raetta testattiin kerran 3 kg aloitusmassalla. Testin jälkeen huomattiin kuitenkin, että hienoa 1-3 mm raetta pystyi laittamaan pilottiin paljon enemmän ja sen vuoksi testit tehtiin 10 kg aloitusmassalla. Neutralointikaivopilotin maksimaalinen täyttömäärä raekoolle 1,1 2,9 mm määritettiin olevan 12 kg. Mikäli materiaalipatja on korkeampi, huuhtoutuu materiaali liian helposti ylhäällä olevista ulostulokanavista. Taulukko 9. Neutralointikaivopilotin laboratoriokokeiden testausasetelmat ja tulokset. 50

53 LUONNOS Kuva 41. Laboratoriokokeiden tuloksia Aito Kalsiittimurskeella, Kalsiumhydroksidigranuloilla sekä Aito kalsiittimurske- ja Mahtikalkkiseoksella neutralointikaivossa. Kuva 42. Neutralointikaivopilotin ajot 1 3 mm Aito Kalsiittimurskeelle. Testin alussa materiaalia oli 10 kg Neutralointikaivon pilottiversion maastotestaukset Neutralointikaivopilotin toimintaa testattiin Hangasnevan turvetuotantoalueella kasvillisuusaltaan ja pumppausaseman läheisyydessä koejärjestelyn mukaisesti (Kuva 43 ja Kuva 44). Hapan ojavesi pumpataan ojasta uppopumpulla pientareen reunassa olevaan säiliöön (1 m 3 ), josta vesi edelleen johdetaan pumpun (tuotto maksimissaan 2,5 l/s) avulla pilotin sisääntuloputkeen pilotin yläosaan 15 minuutin ajan kerran kahdessa tunnissa. Sisääntuloputkesta vesi johdetaan säiliöön pohjaan ja 51

54 LUONNOS johdetaan ulos putkeen asennettujen reikien avulla. Säiliön pohjalta vesi virtaa materiaalipatjan läpi pilotin yläosaan, josta neutraloitu vesi johdetaan kahden ulostuloputken kautta ph:n mittaussäiliöön (noin 50 l). Mittaussäiliöstä neutraloitu vesi johdetaan kauemmaksi vedenottopaikasta alavirtaan samaan ojaan. Veden virtausnopeutta on mahdollista säätää pilotin yläosassa sijaitsevan hanaventtiilin avulla. Neutralointikaivopilottia testattiin kuuden ajon verran kesän 2013 aikana. Ajo 1 tehtiin isommalla kalkkikivirakeella (Aito kalsiittimurske; 2-4 mm, 6 kg, virtaama 2,5 l/s) ajanjaksolla Ajot 2 ( ), 3 ( ) ja 6 ( ) tehtiin 1-3 mm (12 kg) kalkkikivirakeella. Virtaama oli 2,5 l/s ajossa 2, 1 l/s ajossa 3 ja 1,5 l/s ajossa 6. Ajossa 6 materiaalia täytettiin neutralointipilottiin noin 5 päivän välein ja yhteensä kolme kertaa, niin että sitä oli aina täytön jälkeen noin 12 kg. Ajo 4 tehtiin isoilla kalsiumhydroksidigranuloilla (4-10 mm, 3 kg, virtaama 2,5 l/s), eivätkä granulat lähteneet edes liikkeelle, mutta testi jätettiin käyntiin kentälle ajanjaksolla Pieniä kalsiumhydroksidi granuloita (1-3 mm, 4 kg, virtaama 2,5 l/s) testattiin neutralointikaivoin ajossa 5 aikavälillä Kuva 43. Periaatekuva neutralointikaivotestauksista maasto-olosuhteissa. 52

55 LUONNOS Kuva 44. Neutralointikaivon maastotestaukset. Kuva: Minna Arola Neutralointikaivon toimintaa seurattiin jatkuvatoimisten ph-mittarien avulla ja kenttämittauksilla sekä kaivoon tulevasta että kaivosta lähtevästä vedestä. Kesän aikana otettiin myös vesinäytteitä, joista analysoitiin alkaliniteetti, asiditeetti, sulfaatti-, rikki-, fosfori- ja metallipitoisuuksia. Vesinäytteet analysoitiin Suomen ympäristökeskuksen akkreditoidussa laboratoriossa. Lisäksi kahdelta näytekerralta ajosta 6 (11.9. ja 20.9.) analysoitiin Oulun yliopistossa omana työnä kiintoainepitoisuus (standardi EN 872: 2005), sameus (standardi SFS-EN 27027) ja liukoisen orgaanisen hiilen pitoisuus (standardi SFS-EN 1484). Näyte 11.9 on otettu kokeen aloittamisen jälkeen ja näyte 20.9 kun koe on jo ollut käynnissä 9 päivää näyte otettiin ennen kuin materiaalia lisättiin pilottiin. Testiajojen ph tulokset Ajossa 1 ph nousi jonkin verran (Kuva 45). Tulevan veden jatkuvatoiminen ph mittari näytti todennäköisesti (kenttämittausten perusteella) aivan liian alhaisia tuloksia ja oikeasti tulevan veden ph olisi ollut noin 3-3,5. Ajossa 2 ph:n nousua myös tapahtui ja tulevan veden ph oli aluksi melko korkea (Kuva 46). Materiaalia oli lopussa jäljellä noin 3 kg ja ajossa oli toimintakatko noin Ajossa 3 ph:n nousua tapahtui vain noin neljän vuorokauden ajan (Kuva 47), mikä osittain johtunee viipymän pidentämiseksi valitusta liian pienestä virtaamasta, jolla vain ylin osa materiaalista liikkui. Ajossa 4 ph:n nousua tapahtui vajaan kahden vuorokauden verran (Kuva 48) ja ajossa 5 samoin (Kuva 49). Neutralointitehon lasku johtui todennäköisesti materiaalin kulumisesta vähiin. Ajossa 6 neutralointiteho saatiin pidettyä melko tasaisena neutralointimateriaalin lisäyksellä (Kuva 50). 53

56 LUONNOS Kuva 45. Ajon 1 (Aito Kalsiittimurske 2-4 mm) tulokset. Kuva 46. Ajon 2 (Aito Kalsiittimurske 1-3 mm) tulokset. 54

57 LUONNOS Kuva 47. Ajon 3 (Aito Kalsiittimurske 1-3 mm) tulokset ajanjaksolla Kuva 48. Ajon 4 (granuloitu kalsiumhydroksidi 4-10 mm) tulokset ajanjaksolta

58 LUONNOS Kuva 49. Ajon 5 (granuloitu kalsiumhydroksidi 1-3 mm) tulokset ajanjaksolla Kuva 50. Ajon 6 (Aito Kalsiittimurske 1-3 mm) tulokset. Kaivo täytettiin noin viiden päivän välein, siten että lisäyksen jälkeen materiaalia oli kaivossa aina aloitusmassan verran eli 12 kg. Ajon 2 yhteydessä tehtiin seula-analyysi säiliöstä huuhtoutuneelle hienolle kalkkikivelle, joka oli laskeutunut ph:n mittaussäiliön pohjalle. Rakeisuusmäärityksen tulosten perusteella (Taulukko 10) voidaan sanoa, että neutralointikaivopilotin sekoitustoiminta hienontaa kalkkikiveä, kuten oli oletettukin. 56

59 LUONNOS Taulukko 10. Rakeisuusmääritykset kenttäkokeen 2 aikana neutralointikaivopilotista huuhtoutuneelle kalkkikivelle. Vedenlaatutulokset Kiintoaineen, DOC:n ja sameuden määritystuloksia on vain kahdelta näytekerralta (Taulukko 11). Tulevan veden sameus näyttäisi olevan huomattavasti alhaisempi kuin mitä pilotista lähtevän veden sameus. Luonnollisesti sameus on suurempi myös testin alussa kuin 9 päivän jälkeen. DOC pitoisuudet testin alussa näyttävät olevan hyvin samansuuruisia, mutta jälkimmäisessä testissä tulevan veden DOC pitoisuus oli hiukan suurempi kuin pilotista lähtevän veden DOC. Koska tulos on yksittäinen, ei siitä kuitenkaan voida tehdä selkeitä johtopäätöksiä. Kiintoaineen kohdalla tuloksissa nähdään samanlainen trendi kuin sameustuloksissa. Neutralointikaivopilotti lisää kiintoaineen määrää, mutta kiintoainepitoisuus ulostulevassa vedessä vähenee noin puoleen yhdeksännen ajopäivän tuloksissa. Kiintoainemäärä kasvaa pilotista poistuvassa vedessä luultavasti kalkkikiven hioutumisen myötä, kun hioutunut hieno kalkkikivi kulkeutuu virran mukana ulos pilotista. Muita vedenlaatuanalyysituloksia on sekä ajosta 2 että 6 alkuvaiheesta ja loppuvaiheesta (Taulukko 12 ja Taulukko 13). Taulukko 11. Kiintoaine, sameus ja DOC tulokset neutralointikaivopilotin ajosta 6. Näyte Sameus (NTU) DOC Kiintoaine (mg/l) Neutralointikaivopilottiin tuleva ojavesi ,5 12,8 14 Neutralointikaivopilotista lähtevä vesi ,8 (12,9-12,8) 111 Neutralointikaivopilottiin tuleva ojavesi ,2 16,7 12 Neutralointikaivopilotista lähtevä vesi ,2 14,3 53,5 57

60 LUONNOS Taulukko 12. Vedenlaatutuloksia neutralointikaivopilotin ajosta 2. Aine Yksikkö Tuleva vesi Lähtevä vesi Lähtevä vesi Tuleva vesi Alumiini μg/l Barium μg/l Fosfori μg/l <50 <50 Hiilidioksidi mg/l Kalium mg/l 3,6 3,5 5,3 5,3 Kalsium mg/l 24,2 36,8 62,9 Magnesium mg/l 14,9 19,9 24,1 24,3 Mangaani μg/l Natrium mg/l 29,3 28,9 42,3 41,8 Rauta μg/l Rikki μg/l Sinkki μg/l Strontium μg/l Titaani μg/l <1,0 1,3 Alkaliniteetti mmol/l 0,176 1,34-0,056 0,062 Asiditeetti mmol/l 0,31 0,07 0,69 0,44 ph 5,9 7,6 4,3 5,4 Sulfaatti mg/l

61 LUONNOS Taulukko 13. Vedenlaatutuloksia neutralointikaivopilotin ajosta 6. Aine Yksikkö Lähtevä vesi 11.9 Tuleva vesi 11.9 Tuleva vesi 25.9 Lähtevä vesi 25.9 Alumiini μg/l Barium μg/l Fosfori μg/l <50 69 Hiilidioksidi mg/l Kalium mg/l 5,1 5,1 5,4 5,5 Kalsium mg/l 81,3 41,4 50,3 68,8 Magnesium mg/l 26,5 24,2 31,3 31,6 Mangaani μg/l Natrium mg/l ,8 35,8 Rauta μg/l Rikki μg/l Sinkki μg/l Strontium μg/l Titaani μg/l 6,4 1,6 1,1 3 Alkaliniteetti mmol/l 0,526-0,112 <0,000-0,003 Asiditeetti mmol/l 0,26 0,99 2,35 1,69 ph 6,6 4,1 3,4 4,4 Sulfaatti mg/l Viipymäajan tarkastelu neutralointikaivopilotissa Veden neutralointikaivossa viipyvän ajan määrittämiseksi tehtiin merkkiainekokeita ajossa 6. Merkkiaineena kokeissa käytettiin ruokasuolaa (NaCl). Merkkiainetta kaadettiin neutralointikaivopilotin tuloputken alkuun kahden hanaventtiiliin väliin. Ennen pulssin syöttöä alempi hana suljettiin, jotta pulssi saatiin pysymään paikallaan kaadon ajan. Ylempi venttiili suljettiin ja hanat aukaistiin samanaikaisesti pumpun käynnistämishetkellä (Suurin aukaisusta aiheutuva virhe on 1 sekunti). Sisään menevän ja pilotista ulostulevan veden sähkönjohtavuutta mitattiin kummassakin päässä jatkuvatoimisesti Solinst Solinstin model 3001 LTC Leverlogger Juniorin ja kenttämittarin avulla. Kaikki mittarit oli tarkistettu ja tarvittaessa kalibroitu. Laboratoriossa valmistettiin kaksi suolapulssia, joihin oli lisätty 32 g ruokasuolaa ja 100 ml deionisoitua vettä. Ensimmäinen suolakoe tehtiin 100 ml suolaliuosmäärällä, mutta toisen kokeen alussa liuosta läikähti hieman ja liuoksen määrä oli toisessa kokeessa näin ollen 90 ml eli noin 28,8 g merkkiainetta. Läikkymisen vuoksi pilottia huuhdottiin niin kauan, kunnes sähkönjohtavuus lukema oli sama kuin testin alussa. Ennen merkkiainepulssin syöttöä varmistettiin visuaalisesti, että kaikki suola oli liuenneessa muodossa. Testi aloitettiin käynnistämällä pumppu ja aukaisemalla hanat yhtä aikaa. Vesi virtasi testissä nopeudella 2 l/s. Testin annettiin olla käynnissä useita minuutteja, jotta varmistuttiin että kaikki 59

62 LUONNOS suola oli tullut ulos pilotista ja veden lähtötason sähkönjohtavuus oli saavutettu. Hangasnevan turvetuotantoalueen valumavettä otettiin näytepulloihin ja niiden avulla määritettiin kalibrointikäyrä. Saadun kalibrointikäyrän avulla muunnettiin mitatut sähkönjohtavuudet suolapitoisuuksiksi. Tulokset analysoitiin Matlab- ohjelman avulla. Keskimääräinen viipymäaika oli testin 1 perusteella noin 72,5 s ja testin 2 perusteella 55,5 s. Koska haluttiin tietää kuinka suuri osa vedestä menee nopeammin kuin 30 s pilotin ohi, laskettiin kuvaajista (Kuva 51) integroinnin avulla pinta-alaa vastaavat osuudet. Tulokseksi saatiin, että 11,4 % virtauksesta virtaa pilotissa testin 1 mukaan alle 30 s kriittisen neutraloitumisrajan ja 24,7 % virtauksesta testissä 2. Materiaalitutkimusten mukaan kalkkikiven ja happaman veden reaktioon tarvitaan ainakin 30 sekunnin kontaktiaika, mikä tarkoittaa että osa vedestä ohitti pilotin liian nopeasti (nopean virtauksen kanavat) ja tuli ulos vain osittain neutraloituneena. Merkkiaineen saanto oli kummassakin testissä noin 100 %. Kuva 51. Merkkiainekokeen tulokset. Vasen kuva testi 1 ja oikea kuva testi 2. Neutralointikaivossa olleen materiaalin pinnoittumisen tarkastelu SEM (Scanning Electron Microscopy) -analyysin avulla tutkittiin neutralointimateriaalin pinnan kemiallista koostumusta. Keskiarvotulosten mukaan neutralointikaivossa olleen kalkkikiven (Aito Kalsiittimurske 1-3 mm) pinta oli koostumukseltaan hyvin samankaltainen kuin ennen testiä (Kuva 52). Kalkkikiven pinnalle oli kertynyt neutraloinnin aikana hieman alumiinia ja rautaa. Käytetyssä kalkkikivessä ei havaittu rikkiä, joten voidaan olettaa, ettei kalkkikivien pinnalle muodostunut kipsikerrosta (CaSO4 2 H2O). 60

63 LUONNOS Kuva 52. a) Aito Kalsiittimurskeen pinnan kemiallinen koostumus ennen testiä ja b) sen jälkeen. 6.2 Vaakasuora neutralointipilotti Perinteisesti vaakasuorat kalkkikivipadot ja suodinojat ovat hallinneet passiivisten kalkkikivipohjaisten neutraloimisratkaisujen alueella. Ne on mitoitettu yleensä kalkkikiven kokonaismäärän mukaan ja kohtuullisen suurilla raekooilla tukkeutumisen estämiseksi. Tässä tutkimuksessa tutkitaan vaakasuoraa kalkkikivipohjaista ratkaisua hieman perinteistä poiketen. Vaakasuora ratkaisu toimii osittain pumpun avulla. Pumppu tehostaa rakeiden sekoittumista ja sen toivotaan ehkäisevän myös pinnoittumista ja sakan kerääntymistä kalkkikivirakenteeseen. Ideana oli toteuttaa laboratoriossa testattava pilotti, jossa materiaalin liikutus tapahtuisi vaakatasossa ilman tarvittavaa suurta korkeuseroa. Systeemi oli suljettu, jotta parannettaisiin hiilidioksidipitoisuutta systeemissä ja näin olleen tuettaisiin kalkkikiven tai muun neutralointimateriaalin liukenemista. Täysikokoinen ratkaisu voisi koostua erilaisista moduuleista, joiden kautta myös menetelmän huolto ja sakan poistaminen tapahtuisivat. Menetelmän sekoitusominaisuuksien toivottiin lisääntyvän pienen nostokulman avulla. Ideaalisessa tapauksessa materiaali olisi liikkunut veden mukana hitaasti kohti putken päätä ja virtauksen vaimennuttua ulostulopäässä materiaali olisi myös laskeutunut hieman. Vaakasuoran neutralointipilotin toteutus Vaakasuora neutralointipilotti (lyhennettynä tekstissä vaakapilotti) rakennettiin läpinäkyvästä muoviputkesta, jonka sisähalkaisija oli 20 cm. Vaakapilotin päähän asennettiin muoviset päädyt, joihin oli kiinnitetty läpivientiventtiilit. Tuleva virtaus johdettiin vaakapilotin sisään toisen pään läpivientiventtiilistä (hieman alempaa kuin keskikohta) ja sen jälkeen virtaus kulki kolmen materiaalilla täytetyn moduulin läpi putken toiseen päähän (Kuva 53). Moduulit olivat kaikki 40 cm 61

64 LUONNOS pituisia. Moduuleita erottivat tukilevyt ja niiden väliin kiinnitetty muoviverkko (silmäkoko 3 mm). Tukilevyn veden läpäisevyys oli suurempi kuin siihen kiinnitettävän verkon, ja levyn reiät oli tehty poraamalla. Asennetun verkon tehtävänä oli pitää materiaali omassa sille tarkoitetussa moduulissa. Moduulit oli kiinnitetty toisiinsa kiinnitysvaipan avulla. Vaakapilotin mitoitus on esitetty taulukossa (Taulukko 14). Kuva 53. Vaakapilotin osat ja testausrakennelma laboratoriossa. Koska vaakapilotti oli suljettu systeemi, ei sitä voinut täyttää kokonaan materiaalilla. Paine olisi kasvanut liian suureksi. Vajaan täyttömäärän vuoksi pilottiin kuitenkin syntyi kanava materiaalipatjan yläpuolelle, eikä haluttua materiaalin ja veden reagointia tapahtunut. Pieni nostokulma saatiin aikaiseksi vaakapilottiin tukipöydän avulla. Tukipöydän alaosaan pöydänjalkojen väliin asennettiin rautaputki, johon voitiin asettaa autontunkki ja näin vaakapilottia saatiin testattua eri kaltevuuksilla. 62

65 LUONNOS Taulukko 14. Vaakapilotin mitoitus. Muuttuja Pilotti Täysikokoinen Sisähalkaisija [m] 0,2 0,8 Pituus [m] 1,2 2 Poikkipinta-ala [m 2 ] 0,0314 0,503 Moduulien lukumäärä [kpl] 3 riippuu painosta Tilavuus [m 3 ] 0,038 1,005 Materiaalin tilavuus [m 3 ] 0,025 0,667 (täyttöaste 2/3) Materiaalin tilavuus [m 3 ] 0,019 0,503 (täyttöaste ½) Materiaalin tilavuus [m 3 ] (täyttöaste 4/5) 0,030 0,804 Tulokset Vaakasuoralle neutralointipilotille tehtiin ainoastaan laboratoriokokeita. Laboratoriokokeissa huomattiin, että systeemi kesti huomattavan isoja virtaamia, mutta maksimivirtaamalla (iso uppopumppu + taajuusmuuntaja 50 Hz) paine kertyi liian suureksi vaakapilotin ulostulopäädyssä, eikä se meinannut kestää painetta (vuotoja alkoi esiintyä). Laboratoriossa toivottua virtausta ei saatu siis järjestettyä millään ison pumpun virtaamalla, kun materiaalina käytettiin 4-6 mm kalkkikiveä. Kun käytettiin 20 Hz antamaa virtausta, ei liikettä materiaalissa tapahtunut juuri lainkaan. 30 Hz antamalla virtauksella materiaalin liikettä havaittiin ensimmäisessä moduulissa, mutta moduuleissa 2 ja 3 materiaali oli paikallaan. 45 Hz taajuudella aikaansaatiin maksimivirtaama, jossa vuotoja ei esiintynyt, ja siinä saatiin moduulin 1 materiaali kokonaan liikkeelle, mutta liike hiipui moduulin 2 puoleenväliin tultaessa eli siis puolivälissä pilottia. Lisäksi testauksessa jouduttiin muuttamaan ulostulopäädyn läpivientiventtiili putken yläosaan, jottei paine olisi rikkonut koko pilottia. Läpivientiventtiilin muuttaminen putken yläosaan antoi vedelle kuitenkin mahdollisuuden ohittaa moduulin 3 kalkkikivi. Tällöin vesi ei edes virrannut moduulin 3 materiaalin läpi. Moduulissa yksi materiaali pyörteili paljon. Vaakapilottia testattiin myös erilaisilla nostokulmilla 0 15 %, mutta pieni kulma ei riittänyt parantamaan sekoitusta, eikä kulman muuttamisella juurikaan havaittu eroa. Vaakapilottia ei siis saatu toimimaan 4-6 mm kalkkikivellä. Sekoitusta ei tapahtunut, eikä pienempiin raekokoihin siirtyminen ollut perusteltua tukkiutumisen ja painehäviöiden kasvun vuoksi. Vaakapilottia testattiin myös 2-5 mm granuloidulla kalsiumhydroksidilla, jonka tiheys oli pienempi kuin kalkkikiven ja joka materiaalina oli kevyempää. Kuitenkin sekoitus oli liki yhtä huonoa granuloiden osalta kaikilla testatuilla nostokulmilla, eikä liikettä tapahtunut hyvin kuin moduulissa 1. 63

66 LUONNOS 6.3 Neutralointiratkaisutestauksien pohjaksi tehtyjä testejä Verkkokokeet Verkkokokeiden tarkoituksena oli selvittää millainen vaikutus neutralointiratkaisuihin asennetuilla verkoilla ja materiaalilla painehäviön suuruuden suhteen. Verkkokokeissa hyödynnettiin energian säilymislakia eli ajatusta siitä että energia ei katoa vaan se muuttaa muotoaan. Laskennassa on käytetty apuna Bernoullin yhtälöä (yhtälö 1) ja Reynoldsin lukua (yhtälö 2) (Reynoldsin yhtälöllä tarkistettiin, että on laminaarista virtausta) putkivirtaukselle. 2 2 p1 v1 p2 v2 z1 z2 h f 2g 2g (1), missä p 1 /γ = painekorkeuden termi [m] = pietsometrin (tosi ohuita putkia, joissa vesi pääsi nousemaan, luettiin mittanauhalta) lukema pisteessä 1 p 2 /γ = painekorkeuden termi [m] = pietsometrin lukema pisteessä 2 v 1 2 / 2g = nopeuskorkeuden termi [m] = häviö virtaamassa pisteessä 1 v 2 2 / 2g = nopeuskorkeuden termi [m] = häviö virtaamassa pisteessä 2 (eli ulostulovirtaamasta laskettu ja pinta-alana laatikkoon mahtuvan suurimman mahdollisen ympyrän pinta-ala V=Q/A) z 1 = asemakorkeus pisteessä 1 [m] = mittauksissa vakio z 2 = asemakorkeus pisteessä 2 [m] = vakio = z1 h f = tapahtuva kokonaishäviö siirryttäessä pisteestä 1 pisteeseen 2. Re, missä Dv (2) D = putken halkaisija [m] v = veden keskimääräinen virtausnopeus [m/s] ρ = veden tiheys [kg/m3] = 1000 μ = veden dynaaminen viskositeetti [Pa*s] = 1,0 * 10-3 Koerakenne ja testauksen suoritus Verkkokokeita tehtiin suorakaiteen muotoisessa astiassa (pituus 57 cm, korkeus 14 cm, leveys 11,6 cm; Kuva 54). Vesi pumpattiin pienen uppopumpun avulla sisään laatikon vasemmanpuoleisesta päädystä. Verkkokoeastia oli jaettu kolmeen osaan ja jokaista osaa erottivat poralla rei itetyt tukilevyt ja testattava verkko. Testeissä muodostuvia painehäviöitä tutkittiin testilaitteiston taakse kiinnitettyjen pietsometrien avulla. Jokainen pietsometri sijaitsi samalla korkeudella ja niiden sijainti tarkistettiin vesivaa an avulla. Pietsometrejä varten testilaitteiston runkoon porattiin kolme 64

67 LUONNOS reikää, joihin asennettiin pienet kulmaliittimet (ohut muoviputkiosa, jossa valmis 90 asteen kulma). Kulmaliittimen päähän kiinnitettiin pietsometri. Painekorkeusmittauksen helpottamiseksi mittanauha kiinnitettiin taustalautaan. Ensimmäinen pietsometri (P1) mittasi painekorkeuden ennen ensimmäistä tukirakennetta, toinen (P2) tukirakenteiden välistä ja viimeinen pietsometri (P3) hieman ennen ulostuloa. Nämä kaikki pietsometrit olivat vaakasuunnassa keskellä omaa osaansa. Testilaitteiston kummassakin päässä oli hanaventtiilit, joiden avulla voitiin säädellä veden virtausta. Keväällä 2013 testattiin verkkokoelaitteistossa seuraavia asioita: Pelkän testilaitteiston rungon aiheuttama kokonaishäviö Laitteiston rungon sekä kahden tukilevyn aiheuttamat kokonaishäviöt Laitteiston, rungon ja eri verkkokokojen aiheuttamat kokonaishäviöt Laitteiston, rungon, eri verkkokokojen sekä kalkkikiven eri raekokojen aiheuttamat kokonaishäviöt Ennen verkkokokeen aloittamista astiaan asennettiin tukilevyt, joihin kiinnitettiin ohuella rautalangalla haluttu verkkokoko. Levyjen ja verkkojen laiton jälkeen testauslaitteisto täytettiin halutulla materiaalilla. Sisään- ja ulostuloputkien päähän asetettiin metalliverkkosuojat (reikäkoko 2 mm), jotta materiaali ei pääsisi tukkimaan vedenjohtoputkia ja haittaamaan testausta. Astia suljettiin tiivisteen ja kannen avulla vesitiiviiksi ja pumppu käynnistettiin. Testilaitteiston annettiin täyttyä kokonaan vedellä ja syntyneet ilmakuplat poistettiin virtausta säätelemällä tai hetkellisellä kallistamisella. Myös virtauksen annettiin tasoittua ennen painekorkeuslukemien mittaamista. Astian kansi yleensä laitettiin alussa vain hieman tiiviiksi ja kiristettiin täysin tiiviiksi vasta kun vesi oli täyttänyt koko laitteiston. Kansi kiinnitettiin paikoilleen kiristimien avulla. Kun testaus aloitettiin, asettuivat painekorkeudet yleensä vakiotasolle. Välillä virtaus pyörteili pietsometrin liitännän kohdalla ja aiheutti painekorkeuslukeman vaihtelua. Ulostulovirtaaman hanaventtiili oli täysin auki jokaisessa testissä. Sisääntulopäässä olevan hanaventtiilin avulla säädeltiin virtaamaa ja painekorkeuksia. Testissä käytetty ulostulovirtaus mitattiin painekorkeuslukemien mittauksen jälkeen astiamittauksella. Sisääntulovirtaus mitattiin testin päätyttyä, kun muoviletku ennen astiaa irrotettiin ja virtaus saatiin mitattua heti hanaventtiilin jälkeen. Käytetyt, kuvassa (Kuva 54) näkyvät letkut ovat halkaisijaltaan samoja. 65

68 LUONNOS Kuva 54. Verkkokokeiden testausjärjestely. Kuva: Minna Arola. Tulokset ja tulosten tarkastelu Tulosten mukaan paine- ja nopeuskorkeuden häviöitä ei havaittu verkkokokeissa pelkän rungon, rungon ja tukilevyjen sekä rungon, tukilevyjen ja verkkojen testeissä (Taulukko 15.). Edellä mainittujen rakenteiden testauksessa häviöt olivat negatiivisia tai hyvin pieniä positiivisia lukuja. Pietsometreissä havaitut painekorkeuserot olivat testatussa rakenteessa niin pieniä (ensimmäisissä viidessä testissä), ettei niitä voinut havaita vain 57 cm pituisella testausastialla. Sen sijaan materiaalin ja verkkojen yhteisissä testeissä häviöiden suuruudesta saatiin viitteitä testauslaitteistolla. Mitatut kokonaishäviöt olivat suurimpia tiheimpien kahden verkon ja materiaalin testauksissa. Testilaitteistossa 3 mm verkko 4 mm kalkkikivirakeen kanssa aiheutti 57 cm matkalla 0,025 m kokonaishäviön. Samanlainen tulos saatiin myös 1 mm verkolle ja 2 mm rakeelle. Kokonaishäviön suuruus kertoo kuinka paljon koelaitteistosta katoaa energiaa häviöiden muodossa ja se vaikuttaa muun muassa eri neutralointimenetelmien energiakustannuksiin ja yleiseen toimivuuteen. Lisäksi testituloksia tulkittaessa tulee huomioida myös se, että testilaitteistoon johdettu neste oli hanavettä, eikä se sisältänyt metalleja tai kiintoainetta. Varsinaiselle neutralointimenetelmälle kokonaishäviöt kertovat vain osan totuudesta, sillä laboratorio- 66

69 LUONNOS olosuhteissa saostuvien metallien ym. muiden epäpuhtauksien menetelmää tukkivaa vaikutusta ei ole huomioitu. Taulukko 15. Eri verkkokokeiden aiheuttamat kokonaishäviöt. Rakenne Pietsometrinen korkeus alussa P1 [m] Pietsometrinen korkeus lopussa P3 [m] Häviö painekorkeudessa [m] Nopeuskorkeus alussa [m] Nopeuskorkeus lopussa [m] Häviö nopeuskorkeudessa [m] Kokonaishäviö [m ] 0,57 m matkalle Rakenteen kokonaishäviö [m] metrin matkalle Astia 0,824 0,827-0,003 6,61E-05 4,59E-05 2,02E-05-0,003-0,005 Astia + suojat 0,79 0,795-0,005 6,24E-05 4,29E-05 1,96E-05-0,005-0,009 Verkko 6 mm 0,745 0,75-0,005 5,89E-05 4,29E-05 1,61E-05-0,005-0,009 Verkko 3 mm 0,766 0,76 0,006 5,55E-05 4,00E-05 1,55E-05 0,006 0,011 Verkko 1 mm 0,783 0,786-0,003 6,24E-05 4,00E-05 2,25E-05-0,003-0,005 Verkko 6 mm + rae 10 mm 0,825 0,81 0,015 5,55E-05 3,45E-05 2,10E-05 0,015 0,026 Verkko 6 mm + rae 8 mm 0,822 0,8 0,022 5,55E-05 3,72E-05 1,83E-05 0,022 0,039 Verkko 6 mm + rae 6 mm 0,824 0,805 0,019 5,22E-05 3,72E-05 1,50E-05 0,019 0,033 Verkko 3 mm + rae 4 mm 0,826 0,801 0,025 4,29E-05 3,19E-05 1,10E-05 0,025 0,044 Verkko 1 mm + rae 2 mm 0,84 0,815 0,025 2,47E-05 1,84E-05 6,27E-06 0,025 0,044 epärealistinen arvo Raekooltaan pienempien materiaalien (2 mm ja 4 mm) virtaamahäviöt olivat pienempiä kuin muiden rakenteiden aiheuttamat häviöt (Taulukko 16), mutta häviöiden pienuus johtuu ainoastaan siitä että suurin mahdollinen sisään johdettu virtaama on huomattavasti pienempi (0,47 l/s ja 0,36 l/s) kuin alkuperäinen maksimivirtaama (0,59 l/s). Taulukossa ensimmäinen sarake kuvaa suurinta mahdollista virtaamaa, joka voitiin johtaa koelaitteistoon ilman, että painekorkeudet ylittyivät. Toiseen sarakkeeseen on ilmoitettu mitattu ulostulovirtaama. Kolmanteen sarakkeeseen on laskettu muodostunut virtaamahäviö. Taulukko 16. Verkkotestien aiheuttamat häviöt virtaamassa. Rakenne Q in average [l/s] Q out average [l/s] Q drop [l/s] Astia 0,59 0,48 0,11 Astia + suojat 0,57 0,47 0,11 Verkko 6 mm 0,56 0,47 0,09 Verkko 3 mm 0,54 0,45 0,09 Verkko 1 mm 0,57 0,46 0,11 Verkko 6 mm + rae 10 mm 0,54 0,43 0,11 Verkko 6 mm + rae 8 mm 0,53 0,43 0,10 Verkko 6 mm + rae 6 mm 0,52 0,44 0,08 Verkko 3 mm + rae 4 mm 0,47 0,40 0,07 Verkko 1 mm + rae 2 mm 0,36 0,31 0,05 67

70 LUONNOS Kolonnikokeet Testausasetelma Kolonnikokeet toteutettiin keväällä 2012 laboratorio-/hallitiloissa. Testaukset alkoivat Testauksessa käytettiin pääasiassa pystysuunnassa olevia kolonneja, mutta myös kahta vaakasuunnassa olevaa kolonnia (Kuva 55). Kolonnikokeissa testattiin seuraavia materiaaleja suluissa mainituilla kolonneilla: Teräskuona 3-10 mm (2 pystykolonnia, ø 5,2 cm) Kalkkikivi 5-8 mm (Filtra A 5) (2 pystykolonnia, ø 5,2 cm + 1 vaakakolonni) Rakeinen tuhka+ Fe 3-10 mm (Ecolan tuote 1) (2 pystykolonnia, ø 10,4 cm + 1 vaakakolonni) Rakeinen tuhka 3-10 mm (Ecolan tuote 2) (2 pystykolonnia, ø 10,4 cm) Tarkemmat tiedot kolonnien täyttömääristä on esitetty liitteen 10 taulukoissa. Testauksissa käytettiin Hakasuolta haettua vettä (ph 3,2; EC 112 ms/m, rikki 170 mg/l, sulfaatti 160 mg/l). Vesianalyysit teetettiin Suomen ympäristökeskuksen akkreditoiduissa laboratorioissa. Viipymä kolonnien sisällä olevissa näytteissä oli noin 1-2 h (tavoite 1-1,5 h). Kuva 55. Vasemmassa kuvassa on kolonnikokeiden testausasetelma ja oikeassa kuvassa kuvattuna erityisesti vaakasuunnassa olevat kolonnit. Tulokset Testatuista materiaaleista teräskuona nosti veden ph:ta kauimmin (Kuva 56), ja pystyi myös nostamaan isoimman vesimäärän l/kg materiaalia ph:n (Kuva 57). Vedenjohtavuus kolonneissa vaihteli (Kuva 58). Muut vedenlaatutulokset on esitetty liitteen 11 taulukoissa. 68

71 LUONNOS Kuva 56. Kolonneista lähtevän veden ph:n vaihtelu aikaan verrattuna. Kuva 57. Kolonneista lähtevän veden ph verrattuna materiaalikilon läpi virranneen veden määrään. 69

72 LUONNOS Kuva 58. Vedenjohtavuuden vaihtelu kolonneissa. 6.4 Karjonevan kosteikkokalkitus Karjonevan kosteikkokalkitus toteutettiin kevättalvella 2013 lumen ja jään päälle. Kosteikosta kalkittiin yhtenäinen vesialue lampi, joka on samalla kosteikon syvin kohta (Kuva 59). Kalkittavan alueen pinta-ala oli noin 7 ha ja keskisyvyys noin 0,6 m. Kosteikolle levitettiin kalsiittimursketta (kalsiumkarbonaatti CaCO 3, raekoko 0 10 mm) (Kuva 60). Kalkitusaineena harkittiin käytettävän myös voimalaitostuhkaa, mutta tuhkan käyttö olisi epäpuhtauksien takia saattanut vaatia ympäristöluvan. Kalkituksen vaikutusta lammen veden laatuun seurattiin lampeen tulevasta sieltä lähtevästä vedestä (Kuva 59). Seurantaa varten molempiin pisteisiin asennettiin jatkuvatoimiset ph mittalaitteet (Kuva 61), jotka kuitenkin rikkoutuivat todennäköisesti yöpakkasista johtuen, joten luotettavaa jatkuvatoimista mittausdataa ei keväältä saatu. Seurantaa tehtiin myös kenttämittauksin (YSI Professional Plus), jolloin mitattiin veden ph, sähkönjohtavuus, happipitoisuus ja lämpötila. 70

73 LUONNOS Kuva 59. Karjonevan kosteikon kalkittu alue ja veden laadun seurantapaikat. Kuva 60. Kalkin levitystä Karjonevan kosteikolla. Kuvat: Mirkka Hadzic. 71

74 LUONNOS Kuva 61. Jatkuvatoimisen ph mittalaitteen asennus Karjonevan kosteikolle. Kuva: Mirkka Hadzic. Kalkitulta kosteikolta lähtevän veden ph oli hiukan sinne tulevan veden ph:ta korkeampi kevään ensimmäisissä mittauksissa (Kuva 62). Ero kuitenkin tasoittui muutaman viikon kuluessa kalkituksen jälkeen. Muut kenttämittaustulokset on esitetty taulukossa liitteessä 2. 72

75 LUONNOS Kuva 62. Veden ph kenttämittausten perusteella Karjonevan kalkitun kosteikon yläpuolella, alapuolella ja lähtevän veden mittapadolla. Kalkituksen vaikutus kosteikon veden happamuuteen näytti olleen vähäinen ja lyhytaikainen. Karjonevan lähtevän veden asiditeetti oli keskimäärin 1,9 mmol/l (vaihteluväli 1,6 2,0 mmol/l). Karbonaattipohjaiset kalkitusaineet soveltuvat parhaiten, kun käsiteltävän veden asiditeetti on korkeintaan 1 mmol/l, jos tuotteen kalsiumkarbonaattipitoisuus on kuitenkin korkea, voidaan sitä kuitenkin käyttää asiditeettiin 3 mmol/l asti (Rantala 1991). Kosteikon kalkituksessa käytettiin neutralointiaineena kalsiumkarbonaattia, jota siis pitäisi voida käyttää asiditeettiin 3 mmol/l asti. Levitettävän neutralointimateriaalin määrää laskettiin kalkitun lammen vesitilavuuden perusteella. Todennäköisesti kalkkikivi ei kuitenkaan liuennut veteen odotetusti, vaan sedimentoitui lammen pohjaan juurikaan reagoimatta. Osa lumen päälle levitetystä kalkkikivirakeesta lähti myös liikkeelle lumen sulamisveden mukana, eikä päätynyt lammen veteen (Kuva 63). Hyvin happaman kosteikon veden ph:n nousu olisi todennäköisesti vaatinut suuremman määrän ja myös reaktiivisempaa neutralointiainetta. Materiaali olisi pitänyt myös saada paremmin liukenemaan veteen. Materiaalin liukoisuutta voi parantaa saattamalla se liikkeeseen veden kanssa, kuten tässä hankkeessa on muiden neutralointitestien yhteydessä huomattu. 73

76 LUONNOS Kuva 63. Kalkkikiviraetta Karjonevan kosteikon rannalla. Kuva: Mirkka Hadzic. 74

77 LUONNOS 7 Turvetuotannosta poistuvien sulfidiriskialueiden jälkikäyttö Hankkeen neljännessä osatavoitteessa tutkittiin mahdollisesti happamilla sulfaattimailla tai mustaliuskealueiden läheisyydessä sijaitsevien turvetuotantoalueiden siirtämistä hallitusti jälkikäyttöön, niin että potentiaalinen maaperän ja vesistön happamoituminen voitaisiin ehkäistä tai minimoida ja alue voitaisiin kasvittaa tai siirtää hallitusti muuhun käyttöön. Tutkimukseen valittiin 12 turvetuotantoaluetta, jotka ovat jo osittain tai kokonaan poistuneet tuotannosta. Näistä alueista 11 (Hangassuo, Hangasneva, Hirvineva, Karjoneva, Kurunneva, Kuusisuo, Marttilansuo Myllyneva, Rahvaanneva ja Savaloneva) sijaitsevat Pohjois-Pohjanmaalla ja yksi (Linnunsuo) Itä-Suomessa Kontiolahdella (Kuva 64). Pohjois-Pohjanmaan kohteet ovat Litorina-alueella ja niillä esiintynee sulfidisedimenttejä. Kontiolahden kohteella mustaliuskeiden läheisyys lienee todennäköisin syy alueella esiintyvään happamuuteen. Alueiden valinta perustui paitsi sijaintiin, myös aiempiin tutkimuksiin ja havaintoihin, jotka kertoivat happamuuden esiintymisestä (mm. Sarkkinen 2008, Siira 2001, Vapon ja Turveruukin seuranta-aineistot). Maastokäynneillä kerättyjen tietojen taulukot ja analyysitulokset ovat liitteissä Kuva 64. SuHE-hankkeessa tutkittujen jälkikäyttökohteiden sijainti. 75

78 LUONNOS 7.1 Aineisto ja menetelmät Aineisto perustuu maastokäynneillä kerättyihin tietoihin sekä aiempiin tutkimuksiin. Alueilla käytiin pääosin kesällä Karjonevaa ja Marttilansuota seurattiin intensiivisemmin näillä kohteilla käytiin myös kesällä Maastokäynneillä kartoitettiin alueen kasvittuminen asteikolla hyvin kasvittunut (3), osittain kasvittunut (2) sekä vähän kasvittunut tai paljas (1). Käynneillä mitattiin myös vesialueiden vedenlaatua lähinnä ph:n ja sähkönjohtavuuden osalta. Mittaus suoritettiin ojasta, lammikosta, altaasta tai muusta mittaukseen riittävän syvästä vesipisteestä. Kohteilta kerättiin turvenäytteitä, myös yksittäinen pohjamaanäyte otettiin, kun turvekerros oli ohut. Näytteistä selvitettiin kasvittumiseen vaikuttavien ravinteiden ja alkuaineiden määriä sekä happamien sulfaattimaiden mahdollisesti aiheuttamien korkeiden (raskas)metallipitoisuuksien sekä alhaisen ph:n vaikutusta kasvittumiseen ja jälkikäyttöön. Näytteet pyrittiin valitsemaan siten, että ne olisivat vertailukelpoisia keskenään. Näytteet otettiin pintaturpeesta. Päällimmäinen muutaman sentin paksuinen turvekerros kuitenkin jätettiin pois. Turvenäytteitä otettiin hyvin kasvittuneilta, osittain kasvittuneilta sekä täysin paljailta alueilta saman kohteen sisällä. Alueiden turvesyvyyttä kartoitettiin mineraalimaatikulla turvenäytepisteistä ja osittain myös muualta. Linnunsuon tarkastelu perustui pääosin Vapon seuranta-aineistoon. Lisäksi Hirvinevan kohteella tarkasteltiin ainoastaan muodostettujen vesialtaiden tilaa. Viljelykäytössä olevien kohteiden (Kurunneva) viljelijöiltä tiedusteltiin mahdollisia ilmenneitä ongelmia ja alueella tehtyjä toimenpiteitä. Maastokäynneillä kerätyt tiedot ovat esitetty liitteissä Maaperänäytteet toimitettiin analysoitavaksi Suomen Ympäristöpalvelu Oy:n laboratorioon ja osa analyyseistä tehtiin omana työnä. Talvella 2013 määritettiin Suomen Ympäristöpalvelu Oy:n laboratoriossa Karjonevan ja Marttilansuon näytteistä (yhteensä 21 turvenäytettä sekä yksi pohjamaanäyte) laaja-alkuaineanalyysi ICP-OES (esikäsittely EPA3051A (revision 1), mittaus ISO 11885), ph (CaCl 2, SFS-ISO 10390:en Soil quality), johtokyky (SFS-EN Maanparannusaineet ja kasvualustat) ja kokonaishiili (EN Solid biofuels). Lisäksi määritettiin seuraavat vesiliukoiset ravinteet (esikäsittelynä kaikille SFS-EN Maanparannusaineet ja kasvualustat): sulfaatti (SO 4 (Cl ) SFS-EN ISO Veden laatu), fosfaattifosfori (PO 4 -P SFS-EN ISO Water quality), vesiliukoinen typpi (NH 4 -N: SFS-EN ISO Water quality, NH 3 -N: SFS-EN ISO Veden laatu). Omana työnä samoista näytteistä määritettiin kuiva-ainepitoisuus, orgaanisen aineksen määrä, kosteuspitoisuus sekä tuhkapitoisuus standardilla CEN/TS 14775:fi. Kesällä 2013 muiden jälkikäyttökohteiden näytteistä teetettiin ICP-OES alkuaineanalyysi ja viljavuustutkimus (25 turvenäytettä). Vertailun vuoksi myös yhdestä Marttilansuon ja Karjonevan näytteestä teetettiin viljavuustutkimus. Viljavuustutkimus sisältää ph:n, johtoluvun ja kasvittumiselle olennaisimmat ravinteet (Ca, P, K, Mg, Cu, B, Zn, S, Na, Ca/Mg-suhde sekä ph-korjattu mangaaniluku). Viljavuustutkimus sisältää arvion ravinteen riittävyydestä kasvillisuudelle viljelykäytössä sekä kalkitussuosituksen. Analyysitulokset ovat nähtävissä liitteissä Analyysituloksia tutkittiin tilastollisesti SPSS-ohjelmalla. Näytepisteet luokiteltiin kasvittuneisuuden mukaan (1, 2 ja 3) ja kasvittuneisuutta käytettiin luokka-muuttujana. Tilastolliseen tutkimukseen otettiin mukaan myös aika, jonka alue on ollut jälkikäytön piirissä. Turvesyvyys, tuhka-, kuiva-aine ja vesipitoisuus sekä orgaanisen aineksen määrät olivat myös 76

79 LUONNOS analyysissa mukana. SPSS:llä tutkittiin parametrien korrelaatioita kasvittuneisuuden kanssa Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimella (ρ) sekä analysoitiin tietoja Kruskal-Wallisin yksisuuntaisella varianssianalyysilla. Tarkastelusta jätettiin pois Kurunnevan tulokset (3 näytepistettä), koska alueen näytteiden alkuainepitoisuudet olivat hyvin korkeita todennäköisesti viljelykäyttöä varten tehtyjen toimenpiteiden vuoksi. Näiden pisteiden mukana pitäminen olisi saattanut vääristää tulosta. Maastokäynneillä kerättyä tutkimusaineistoa havainnollistettiin karttakuvina, jotka luotiin ArcGISohjelmistolla (versio 10.2). Pohjakartat ovat Maanmittauslaitoksen aineistoa PaITulipaikkatietopalvelusta. Karjonevan kartassa hyödynnettiin spline-interpolointia. Karttakuviin piirrettiin silmämääräisten maastohavaintojen perusteella kasvillisuus- ja vesialueet. 7.2 Tulokset Tilastollisessa käsittelyssä löydettiin Spearmanin korrelaatiotestillä viljavuusanalyysin tuloksista negatiivinen, merkitsevä korrelaatio kasvittuneisuuden ja rikin välille (p = 0,010; ρ = -0,513, N = 24). Samaisella testillä ICP-OES alkuaineanalyysin tarkastelu antoi positiiviset, merkitsevät korrelaatiot kasvillisuuden ja kaliumin (p = 0,006; ρ = 0,408, N = 44), titaanin (p = 0,003; ρ = 0,438, N = 44) sekä ph:n (p = 0,047; ρ = 0,301, N = 44) välille. Kruskal-Wallisin varianssianalyysin mukaan kromin (p = 0,034) ja titaanin (p = 0,016) määrissä on eroja eri kasvillisuusluokkien välillä. Kruskal-Wallisin varianssianalyysin mukaan aika vaikuttaa myös kasvittumiseen (p = 0,041; N = 22) siten, että huonosti kasvittuneet alueet ovat yleensä poistuneet tuotannosta myöhemmin kuin osittain tai hyvin kasvittuneet alueet. Kuitenkin myös jotkin vasta turvetuotannosta vapautuneet alueet olivat hyvin kasvittuneita. Vastaavasti havaittiin, että alueet saattavat olla paljaita vielä monia vuosia turvetuotannosta vapautumisen jälkeen (esim. Myllyneva). 7.3 Jälkikäyttöalueiden kohdekuvaukset Hangasneva Hangasneva sijaitsee Siikajoella, entisen Ruukin kunnan alueella noin 2 km Paavolan taajaman eteläpuolella. Tuotannon valmistelu alueella on aloitettu 1977 ja varsinainen tuotanto Alueelta on poistunut alaa tuotannosta vuonna 2010 noin 50 ha. Kokonaisuudessaan tuotantopintaala on ollut 176 ha. Tuotanto jatkui edelleen 2011 vuonna 120 hehtaarilla, joista 5 ha on aumaalueita. Jälkikäyttösuunnitelman mukaan alue soveltuisi hyvin metsän kasvatukseen ja uudelleen soistettavaksi, ja todennäköisimpänä jälkikäyttömuotona pidetään maa- ja metsätalouskäyttöä (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 3/2013/1). Alueella on sulfaattimaita, ja vuoden 2006 tarkasteluissa pohjamaan ph:n vaihteluväli oli 4,1 6,3 ja rikkipitoisuuksien vaihteluväli 41, mg/l kolmen pisteen perusteella. Alhaisimpia ph:ta ja korkeimpia rikkipitoisuuksia esiintyi keskija eteläosan lohkoilla (Sarkkinen 2008). Alueella vuosina tehdyn päästötarkkailun mukaan lähtevän veden ph on ollut 3,1 4,6, minkä on arvioitu johtuvan sulfidisedimenttien hapettumisesta mineraalimaan paljastuessa tehtyjen kaivutöiden alta. Happamimmille alueille on suunniteltu jätettäväksi turvekerros suojaamaan happamoitumiselta ja mikäli vedenpinnan alaisia 77

80 LUONNOS kivennäismaita kaivetaan, kaivumassat voidaan läjittää alueelle niistä lähtevien happamien valumavesien ehkäisemiseksi (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 3/2013/1). Vuonna 2012 Hangasnevalla kasvillisuus altaan jälkeen lähtevän veden ph vaihteli välillä 4,0 5,0 Turveruukin seuranta-aineiston perusteella. Hangasnevalla maastotutkimuksia tehtiin kesällä Alueen keskiosat olivat monin paikoin heikosti kasvittuneet. Keskiosissa oli tehty kaivumassojen läjityksiä, jotka ilmenivät lähes paljaina alueina (pisteet 5 ja 6) (Kuva 65). Alueen eteläosat olivat selvästi keskiosia paremmin kasvittuneet. Eteläisimpään nurkkaan oli muodostunut sankka pusikko (Kuva 66). Alueen kahdelta (pisteet 5 ja 10) pisteeltä mitattuna ph oli matala (ph n. 3,0) (liite 12). Hangasnevalta otettiin 6 turvenäytettä (Kuva 67). Kuva 65. Hangasnevan keskiosissa oli läjitetty maata, mikä näkyi laajoina paljaina laikkuina. Kuva: Heini Postila

81 LUONNOS Kuva 66. Hangasnevan eteläosat olivat hyvin kasvittuneet. Kuva: Heini Postila Kuva 67. Hangasnevan kasvittuneisuus sekä tutkimus- ja näytepisteet. 79

82 LUONNOS Kuva 68. Hangasnevan turvesyvyydet, kasvittuneisuus sekä tutkimuspisteet. Hangassuo Hangassuo sijaitsee Oulun alueella, entisessä Ylikiimingin kunnassa. Alueen valmistelu turvetuotantoa varten aloitettiin 85 ha alueella vuonna Varsinainen tuotanto alkoi vuonna Tuotantokauden 2010 loppuun mennessä tuotannosta oli poistunut 61,5 ha. Tuotannosta poistuneet alueet olivat osittain jo luontaisesti kasvittuneita. Osa itäisestä lohkosta on toiminut tuotantokauden 2009 alusta lähtien kosteikkona, jolla on tehostettu eteläisempien lohkojen vesien käsittelyä (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 46/12/1). Tuotantovaihe on päättynyt vuonna 2011 (Tähtinen 2014). Jälkikäyttösuunnitelmana on metsitys ja kosteikko. Lohkoille muodostuvat kosteikot ovat yhteensä noin 15 hehtaaria. Kosteikkojen keskisyvyydet ovat noin 50 cm ja niiden on suunniteltu kasvittuvan luontaisesti. Alueelta lähtevä vesi on ollut hapanta: ph on ollut keskimäärin 3,2 vuosina ja vuonna 2009 hieman alle 3,0. Kohteella on havaittu sulfaattisedimenttejä. Happamoitumisriski on otettu suunnittelussa huomioon siten, että pohjaveden pinta suunniteltu pidettäväksi sulfidikerroksien yläpuolella. Alue on ollut tarkkailussa vuosina 2004, 2008, 2009 ja 2010 (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 46/12/1). Eteläisen alueen vesien pumppaus on lopetettu syksyllä 2011 ja paikalle on muodostunut kosteikko vuonna 2012 (Kuva 69). Kyseisen vesialueen pintaa on nostettu lisää kesällä 2013 (Tähtinen 2014). Hangassuolla käytiin kesällä Alue oli pääosin osittain tai heikosti kasvittunut. Pohjoisen osan kasvillisuus oli vähäistä. Pohjois- ja keskiosiin oli muodostunut laaja vesialue, joka oli kuitenkin 80

83 LUONNOS vielä tuolloin pienempi kuin kosteikkosuunnitelmaan on merkitty. Vesipisteiltä mitattu ph vaihteli 3,0 4,3 välillä. Eteläosan kosteikolla ph oli maastomittauksen mukaan 3,3. (liite 12) Eteläosan kosteikon rannoilla oli nähtävissä kivennäismaata (Kuva 69), jonka paljastuminen on saattanut happamoittaa vettä. Kuva 69. Hangassuon eteläosiin muodostettu kosteikko. Kuva: Heini Postila Koko alueella oli paikoin täysin paljaita alueita ja kasvillisuutta oli erityisesti sarkaojien ympärillä (Kuva 70). Osa alueen länsireunasta oli muuta aluetta hieman korkeammalla ja hyvin kasvittunut. Turvekerros oli näillä alueilla paikoin savensekaista, mikä viittaa paikalle läjitettyyn maahan. Alueelta otettiin 3 turvenäytettä (Kuva 71). Kuva 70. Hangassuo oli monin paikoin heikosti kasvittunut. (Kuva: Heini Postila 2013) 81

84 LUONNOS Kuva 71. Hangassuon kasvittuminen, turvesyvyydet sekä tutkimus- ja näytepisteet. 82

85 LUONNOS Hirvineva Hirvineva sijaitsee Limingalla noin 20 km etäisyydellä keskustasta. Hirvinevalta on nostettu turvetta 470 ha alueelta. Jälkikäyttömuodoksi on merkitty metsätalous ja virkistyskäyttö 159 ha alueella ja yksinomaan metsätalous 175 ha alueella. Loppuosa eli 136 ha on suunniteltu vesitettäväksi. Hirvinevalle on perustettu lintujärvi, joka tänä päivänä palvelee virkistysalueena. Hirvinevalla tekojärvikokeilut aloitettiin vuonna 1993, jolloin kaivettiin noin 9 ha suuruinen allas, Hirvinevan Tekolampi (Siira ym. 1994). Lammen vesi happamoitui ensimmäisen kesän kuluessa ja oli selvästi happamampaa kuin lähialueiden ojien vesi (Taulukko 17). Taulukko 17. Hirvinevan Tekolammen lampeen tulevan ja lammesta lähtevän veden ph kesällä 1993 (Siira ym. 1995). Lampeen tuleva Lammen purkuoja Tekolammen Itäpää Tekolammen länsipää ph 5,8 6,2 4,8 4,3 Veden happamoituminen jatkui seuraavina vuosina (Taulukko 18), mutta vuodesta 1997 lähtien ph alkoi nousta ollen keskimäärin 5 tai vähän yli (Siira 2001). Vuoden 1993 pohjamaanäytteiden mukaan maan ph on ollut 3,9 4,9 (Siira ym. 1994). Tekolampi kaivettiin kivennäismaahan saakka, mikä ilmeisesti aiheutti alueella olevien sulfidien hapettumisen ja siten veden happamoitumisen (Siira ym. 1994). Lammen rantojen maaperässä ja happamuudessa oli vaihtelua, mikä näkyi myös kasvillisuuden vaihtelussa (Siira ym. 1996). Veden ph noudatti vuodenaikaisvaihtelua ollen korkeimmillaan alkutalvesta ja alentuen lopputalvea kohti. Keväällä sulamisvesien aikaan veden ph nousi, mutta aleni kesän kuluessa syksyä kohti. Lammen länsipäässä vesi oli huomattavasti happamampaa kuin itäpäässä (Siira ym. 1998). Taulukko 18. Hirvinevan Tekolammen veden ph vuosina (Siira ym. 1996, Siira 1998). Min Max Ka ,22 5,90 4, ,17 6,94 4, ,92 4,98 4, ,95 4,99 4,27 83

86 LUONNOS Vuonna 1995 kaivettiin lähistölle toinen allas, noin 106 ha suuruinen Hirvilampi, jonka pohjalle jätettiin turvekerros. Hirvilammella ei ilmennyt Tekolammen kaltaisia vedenlaatuongelmia (Taulukko 19), mahdollisesti suojaavan turvekerroksen ansiosta (Siira ym. 1997). Pientä happamoitumista on kuitenkin tapahtunut, koska altaassa oleva vesi (J1+J3) on ollut happamampi kuin altaaseen tuleva vesi (J2). Taulukko 19. Hirvilammen veden ph vuosina J1=poisto-ojan suu, J2=lampeen laskevan ojan suu ja J3=altaan keskikohta (Siira ym ja Siira 1997). Havaintopaikka Min Max Ka 1995 J1+J3 5,17 6,58 5,69 J2 5,94 7,13 6, J1+J3 5,35 6,1 5,73 J2 5,76 6,95 6,5 Hirvinevalla käytiin kesällä Maastomittausten mukaan ph Tekolammessa vaihteli välillä 6,5 7,1 ja Hirvilammessa välillä 5,7 6,1 (liite 12). Altaiden ph näyttää siis tasaantuneen vuosien kuluessa. Vesialueiden rannat olivat hyvin kasvittuneet molemmilla vesialueilla (Kuva 72). Kuva 72. Hirvinevan tekojärvi eli Hirvilampi vasemmalla ja Tekolampi oikealla (Kuva: Heini Postila 2013). 84

87 LUONNOS Kuva 73. Hirvinevan tutkimuspisteet (mukaillen Maanmittauslaitos 2014). 85

88 LUONNOS Karjoneva Karjoneva sijaitsee Siikalatvalla entisen Ruukin kunnan alueella. Karjoneva on ojitettu turvetuotantoa varten vuosina ja tuotanto on aloitettu vuonna Karjonevan tuotantopinta-ala on ollut yhteensä 66 ha. Turvetuotanto loppui vuonna Tuotannon loppuaikana tehtiin massansiirtoja. Massansiirtoalueille alueen keskiosiin kylvettiin ruokohelpeä vuonna 2005 (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 26/12/1). Karjonevan tuotantoalueen länsipuolella on Konttikankaan luonnonsuojelualue. Tuotannosta poistettu alue on osittain liitetty suojelualueeseen ja sitä ennallistetaan. Alueelle perustettiin lintukosteikko (Turveruukki 2014). Kosteikon luoteisosan vesialueen reunoille (n. 7 ha) levitettiin SuHE-hankkeen toimesta 20 t kalsiittimursketta (CaCO 3, raekoko 0-10mm) huhtikuussa 2013, tarkoituksena nostaa kosteikon veden ph:ta. Levitetty kalkki ei nostanut pitkäaikaisesti veden ph:ta kalkituskohdan alapuolella (kalkituksesta kerrottu tarkemmin kappaleessa 6.4). SuHE-hankkeen ulkopuolella suunniteltiin rahkasammalen levitystä alueelle ja ensimmäinen kokeilu tehtiin keväällä Siirtoistutus ei kuitenkaan tuottanut toivottua tulosta, koska siirteet levitettiin paikalle korkeina kasoina. Tällainen levitystapa ei tue rahkasammalen kasvua, koska niiden elinolosuhteet jäävät liian kuiviksi. Tätä tutkimusta edeltävissä selvityksissä Karjonevan maaperästä on otettu viisi maanäytettä happamuuden selvittämiseksi. Pohjamaan ph:n vaihteluväli oli niissä 3,6 4,7 ja rikkipitoisuus mg/l (Sarkkinen 2008). Happamuus johtuu Litorinameren aikaisten sulfidisedimenttien hapettumisesta. Jälkihoitosuunnitelman mukaan lähtevän veden ph oli vuosina 2007 ja 2008 keskimäärin kolme, eikä ph vaihdellut kovin paljon (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 26/12/1). Karjonevalla käytiin SuHE-hankkeen puolesta sekä kesällä 2012 että Alue on pääosin ainakin kohtalaisesti kasvittunut (Kuva 74). Täysin paljaita alueita on mm. pohjoisosissa (Kuva 75). 86

89 LUONNOS Kuva 74. Karjoneva on pääosin hyvin tai kohtalaisesti kasvittunut. Kuva: Heini Postila Kuva 75. Karjonevan tutkimus- ja näytepisteet, kasvittuneisuus sekä kalkin levitysalue ja ph:n mittauspisteet. 87

90 LUONNOS Alueen keskiosissa olevalla auma-alueella ja sen ympäristössä kasvaa vankka heinikko. Maastokäynneillä mitattujen tulosten perusteella ph alueella vaihteli välillä 3,0 6,5 (liite 13). Vuonna 2012 kerättiin turvenäytteet 9 pisteeltä (Kuva 75). Samaisena vuonna ei mitattu alueen turvesyvyyksiä, vaan mittaukset tehtiin vuonna 2013 (Kuva 76). Kuva 76. Karjonevan turvesyvyydet (cm). Kurunneva Kurunneva sijaitsee Siikalatvalla, entisessä Rantsilan kunnassa. Kurunnevan kunnostus turvetuotantoon on aloitettu vuonna 1976 ja tuotanto on käynnistynyt vuonna Tuotantoalueen alkuperäinen pinta-ala on ollut laajimmillaan noin 400 ha. Tuotanto-alueen poikki kulkeva Kurunkanava jakaa alueen eteläiseen ja pohjoiseen osaan. Pohjoisosan vapautuminen turvetuotannosta alkoi vuonna 1995, ja kaksi vuotta myöhemmin alueelle vesitettiin ensimmäinen noin 46 ha suuruinen Kurunnevan lintuvesialue (Heikkinen ja Väyrynen 2004). Turvetuotanto on loppunut etelän puoleisella alueella vuonna Tuotannosta poistuneen alueen kokonaispinta-ala on noin 240 ha. Yksityiset maanomistajat ovat ilmoittaneet jälkihoitosuunnitelmassa ottavansa alueensa maa- ja metsätalouskäyttöön. Lisäksi Rantsilan kunnalla on suunnitelmissa laajentaa Kurunnevan lintuvesialuetta Kurunkanavan eteläpuoleisille alueille (Pohjois-Suomen ympäristölupavirasto 20/05/1). Maaperätutkimusten mukaan Kurunnevan turvetuotantoalueen pohjamaan ph:n vaihteluväli oli 2,6 5,2 (mediaani 4,6) vuonna Lintujärven pohjassa ph:n vaihteluväli oli 3,9 5,4 (mediaani 88

91 LUONNOS 5,1). Happamia alueita (ph < 5) Kurunnevan kokonaispinta-alasta oli 318 hehtaaria (86 %). Näistä alueista pääosa sijaitsi Kurunkanavan eteläpuolella, jonne sijoittuivat myös pohjamaan happamimmat alueet (ph < 3). Runsasrikkipitoisia alueita (> 100 mg/l ammoniumasetaattiuutto) oli Kurunnevalla 170 ha (46 %) (Heikkinen 2002). Lintujärven vedenlaatua on tarkkailtu välisenä aikana vähintään kerran kuukaudessa ympäri vuoden ja vuosina kesäaikaan (Heikkinen ja Väyrynen 2004). Veden ph lintujärvessä on ollut kokoajan lähes neutraalilla tasolla 6 7. Lintujärven allas pienentää mm. kiintoainekuormaa, kokonaisrautaa, kokonaisfosforia ja fosfaattifosforia. Myös epäorgaanisen typen määrä on keskimäärin pienentynyt, mutta kokonaistypen kasvanut, sillä altaasta vapautuu typpeä liukoisiin, orgaanisiin aineisiin sitoutuneena (humus). Jos tuleva ja lähtevä vesimäärä otetaan huomioon, altaaseen on pidättynyt kaikkia muita tutkittuja aineita paitsi liukoista orgaanista fosforia. Järven pohjaan jätettiin keskimäärin 0,2 m paksuinen turvekerros estämään turvelauttojen muodostumista. Turvepaksuus vaihtelee 0,1 metristä karikkoalueiden yhteen metriin. Turvelauttoja kuitenkin muodostui paksumpien turvekerrosten alueelle länsi- ja osittain myös itäosiin. Toisaalta, turvekerros on Kurunnevalla estänyt pohjasedimenttien hapettumisen ja siten veden happamoitumisen (Heikkinen ja Väyrynen 2004). Altaan rantojen kasvittumista tuettiin ennen vesittämistä kylvämällä rannoilla mm. osmankäämiä ja syysruista. Lisäksi vesittämisen jälkeen vuonna 1997 kokeiltiin siirtoistutuksia, jotka onnistuivat hyvin (Jämsä 2005). Kurunneva on ollut tarkkailussa vuosina 2000, 2001, 2004 ja Alueen eteläosat ovat suurelta osin maatalouskäytössä. Viljelijöiltä saatujen tietojen mukaan alueella viljellään pääosin kaura-vehnäseosta karjanrehuksi sekä ruokohelpeä. Peltoja on kalkittu sekä lannoitettu mm. karjalannalla. Viljelykset ovat tuottaneet kohtalaisesti tai hyvin. Keväisin viljelyksen alkuunsaaminen on ollut hankalaa, mahdollisesti korkean pohjavedenpinnan vuoksi. Alueet ovat ojitettuja. Kurunnevalla käytiin kesällä Maastokäynnillä tarkasteltiin lintujärveä (pisteet 1, 2 ja 3), alueita, joihin on kartan mukaan istutettu ruokohelpeä (pisteet 4, 5 ja 6) sekä maatalouskäytössä olevia alueita (pisteet 8, 7 ja 9) (Kuva 77). 89

92 LUONNOS Kuva 77. Kurunnevan tutkimuspisteet (mukaillen Maanmittauslaitos 2014). Yleisesti ottaen vanha tuotantoalue oli hyvin kasvittunut, sillä täysin paljaita alueita ei havaittu lainkaan. Lintujärven ph oli maastomittausten mukaan keskimäärin 7,4. (liite 13) Alueella johon ruokohelpeä pitäisi olla kylvetty (Kuva 78) (piste 4) vedenpinta oli korkealla ja ruokohelven kasvu vähäistä. Kasvillisuus oli kuitenkin runsasta. Viereiset sarat (piste 5 ja 6) olivat kuivia ja hyvin kasvittuneita, joskin lähes ruokohelvettömiä. Maatalousalueella pellot kasvoivat hyvin (Kuva 79). 90

93 LUONNOS Kuva 78. Kurunkanavan eteläpuolisilla, jälkikäyttösuunnitelmaan merkityillä ruokohelpialueilla veden pinta oli korkealla ja ruokohelven kasvu vähäistä. Kuva: Heini Postila Kuva 79. Maatalouskäytössä olevilla alueilla viljelykset menestyivät hyvin tai kohtalaisesti. Kuva: Heini Postila Kurunnevan keskiosat on jälkikäyttösuunnitelmassa merkitty metsittyviksi. Maastokäynnin perusteella alueet olivat kuitenkin avaria ja saraisia sekä paikoin hyvin märkiä. Turve-/maanäytteitä kerättiin kolmelta pisteeltä (7, 8 ja 9). (liite 13) Pisteiden alkuainepitoisuudet olivat monien alkuaineiden osalta suurempia kuin muiden jälkikäyttökohteiden pisteiden pitoisuudet. Erityisesti pisteellä 9 oli moninkertaisesti metalleja (mm. Fe, Cr, Mn, V, Ti) verrattuna kaikkiin muihin 91

94 LUONNOS analysoituihin näytteisiin. Tämä saattaa johtua alueella käytetystä lannoitteesta ja/tai kasvualustan muokkauksesta, joka on sekoittanut kivennäismaata turpeeseen. Tästä syystä Kurunnevan pisteiden analyysitulokset jätettiin pois tilastollisesta analyysista niiden mahdollisesti tulosta vääristävän vaikutuksen vuoksi. Toisaalta korkeat metallipitoisuudet eivät tässä tapauksessa ole estäneet kasvillisuuden muodostumista. Kuusisuo Kuusisuo sijaitsee Oulun alueella, entisessä Ylikiimingin kunnassa. Turvetuotannossa Kuusisuo on ollut vuodesta 1980 lähtien. Alue on poistunut tuotannosta 2007 (Pohjois-Suomen ympäristölupavirasto 56/08/02). Alueen jälkikäyttömuodoksi on suunniteltu kosteikko/lintujärvi (n. 37 ha) pohjoiselle lohkolle, ruokohelpipelto (n. 9 ha) eteläiselle lohkolle, metsitys (n. 23 ha) pohjoisen massansiirtosaroille sekä luonnonhoitopelto (n. 7 ha) (Tähtinen 2014). Eteläinen lohko on ollut vuodesta 2005 alkaen ruokohelpiviljelyssä. Kuusisuolta lähtevä vesi on ollut hyvin hapanta jälkikäytön ensimmäisinä vuosina. Vuonna 2004 veden ph oli 3,3 ja myöhemmin samana vuonna 3,7. Happamuusongelmat johtuvat alueella esiintyvästä rautasulfidipitoisesta liejusavesta (Pohjois- Suomen ympäristölupavirasto 56/08/02). Lähtevän veden ph on noussut jälkikäytön alkamisen jälkeen, niin että vuonna 2008 se on ollut keskimäärin noin 3,9 (Pöyry 2009) ja vuonna 2009 jo 5,8 (Pöyry 2010). Kohteella käytiin kesällä Pohjoisen alueen itäreuna oli hyvin kasvittunut ja ilmeisesti viljelykäytössä. Muuten alueen kasvittuminen oli edennyt kohtalaisesti, paikoin oli kuitenkin havaittavissa vähän kasvittuneita alueita (Kuva 80). Paikoin vanhoilla saroilla oli havaittavissa taimikkoa. Kuva 80. Kuusisuon pohjoinen lohko oli kasvittunut pääosin hyvin tai kohtalaisesti. Kuva: Heini Postila

95 LUONNOS Eteläiselle lohkolle oli kylvetty ruokohelpeä. Ruokohelven seassa oli kuitenkin monin paikoin havaittavissa myös muuta kasvistoa (Kuva 81). Joillain paikoin ruokohelven peittävyys oli vain %. Kaiken kaikkiaan eteläinen lohko oli hyvin kasvittunut. Vesipisteiden ph vaihteli välillä 3,7 6,8. Kosteikon veden ph oli lintutornilta mitattaessa 6,5 (liite 13). Vapon mukaan vesialueen ph on tasaantunut vesityksen jälkeen. Kuusisuolta kerättiin 2 turvenäytettä pohjoiselta lohkolta (pisteet 2A ja 2B) (Kuva 82). Kuva 81. Kuusisuon eteläisen lohkon ruokohelpiviljelmä oli hyvin kasvittunut, mutta ruokohelven osuus kasvistosta oli paikoin vähäinen. Kuva: Heini Postila

96 LUONNOS Kuva 82. Kuusisuon kasvittuminen, turvesyvyydet sekä tutkimus- ja näytepisteet. 94

97 LUONNOS Linnunsuo Linnunsuo sijaitsee Kontiolahdella Joensuun lähellä Itä-Suomessa. Turvetuotannon valmistelu alueella on aloitettu 1980-luvun alussa ja varsinainen tuotanto vuonna Suurimmillaan tuotantoalue on ollut noin 250 ha, josta vuoteen 2012 mennessä on poistunut 160 ha. Vuonna 2012 tuotantokuntoista aluetta oli noin 85 ha lohkoilla 1 ja 3. Tuotannon on arvioitu jatkuvan vuoteen Tuotannosta poistuneelle lohkolle 2 on perustettu kosteikko. Lohkon 1 vedet käsitellään pintavalutuskentällä ja lohkon 3 vedet kasvillisuuskosteikolla. Purkuvesistöjen vesi on ollut tuotannon aikana hieman tavallista happamampaa. Lohkolla 2 on sulfidipitoisia mineraaleja, joiden hapettuminen on todennäköisesti aiheuttanut ph-arvojen laskun (Itä-Suomen Aluehallintovirasto 55/2012/1). Lähimmät mustaliuskeet sijaitsevat 5 km päässä lounaassa, mutta ovat viimeisen jääkauden jäätiköiden virtaussuunnassa Linnunsuon alapuolella. Happamuus todettiin 2000-luvun alussa, kun ph-arvot hetkellisesti laskivat noin kolmeen. Vuonna 2010 happamuuden vakavuus tuli selkeästi ilmi, kun rankkasateet aiheuttivat happamuuspiikin. Marraskuussa 2010 ph:ksi mitattiin 2,9 ja sähkönjohtavuudeksi 150 ms/m (Wichmann & Ovaskainen 2012). Vuonna 2010 alueelle levitettiin kalkkikivipedit ja vuonna 2011 lohkolla 2 tuotanto lopetettiin ja ojat tukittiin. Lohkolle perustetun kosteikon on suunniteltu estävän happamoitumista (Kuva 83). Lohkoilla 1 ja 3 ei ole havaittu lohkon 2 tapaisia happamuusongelmia (Itä-Suomen Aluehallintovirasto 55/2012/1). Kosteikoille rakennettiin penkereitä alueen ulkopuolisesta mineraalimaasta, joka oli rikin ja happamuuden osalta puhtaaksi tarkistettu. Näin pyrittiin minimoimaan kaikki lisähappamoitumista aiheuttavat toimenpiteet. Vuoteen 2014 mennessä kosteikko on ollut täysin valmiina vain vuoden verran, joten mahdollista happamuuden laskua ei vielä ole voitu havaita (Wichmann 2014). Linnunsuolla ei maantieteellisistä syistä käyty hankkeen puitteissa. Vesinäytteitä alueen kosteikon eri osista kuitenkin saatiin tuottajalta. Vesinäytteenottopisteiltä 1 6 (Kuva 83) otetun veden ph oli toukokuussa 2013 keskimäärin 3,2 (vaihteluväli 2,9 3,9). Joulukuussa ph vaihteli välillä 3,1 3,7. (liite 21). VAPO:n seuranta-aineiston mukaan Linnunsuon alapuolisen Jukajoen vesistötarkkailupisteiden ph helmi-lokakuussa 2013 oli keskimäärin 6,2 (vaihteluväli 5,7 6,5). 95

98 LUONNOS Kuva 83. Linnunsuon kosteikko sekä näytepisteet 1-6. Kaarevat viivat alueen keskellä kuvaavat penkereitä. Maanmittauslaitos 2014 Lupanumero 51/MML/14, Karttakeskus Marttilansuo Marttilansuo sijaitsee Ylikiimingissä nykyisen Oulun alueella noin 2 kilometriä Ylikiimingin keskustasta etelään. Alueen valmistelu turvetuotantoa varten on aloitettu vuonna 1975 ja tuotanto suolla vuonna Tuotantopinta-ala on ollut suurimmillaan noin 62 ha. Tuotanto suolla on lopetettu kauden 2008 jälkeen pohjamaassa esiintyvien sulfidisilttien hapettumisen ja niistä happamoitumisen seurauksena syntyneiden vedenlaatuongelmien vuoksi. Vuonna 2009 alue siirtyi jälkihoitotoimenpiteiden piiriin. Tällöin pumppaus lopetettiin ja alueen keskiosiin on vähitellen muodostunut 19 ha suuruinen kosteikko. Alueen jälkikäyttömuodoiksi suunniteltiin kosteikkoa, luontaista kasvittumista ja metsätaloutta. Kosteikon tarkoituksena on ehkäistä sulfidikerrosten hapettumista sulfaateiksi ja siten ehkäistä vesien happamoitumista (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 81/10/1). Isomman yhtenäisen alueen reunoille on Vapon toimesta levitetty 160 tonnia maanparannuskalkkia kevättalvella 2009, millä on pyritty nopeuttamaan kasvillisuuden kehittymistä. Luontaisesti kasvittuvaksi/metsittyväksi ajateltu alueen ala on yhteensä noin 34 ha (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 81/10/1). 96

99 LUONNOS Marttilansuo oli Karjonevan ohella toinen SuHE-hankkeessa kahtena vuotena seurattu jälkikäyttökohde. Alueella tehtiin maastokäyntejä sekä vuonna 2012 että vuonna 2013 Maastossa tehtyjen havaintojen perusteella pohjoisen lohkon kasvittuminen oli edennyt hitaasti mahdollisesti paksun turvesyvyyden vuoksi (Kuva 84). Kuva 84. Marttilansuon pohjoisella lohkolla kasvittuminen on edennyt hitaasti. Kuva: Heini Postila Kasvillisuus oli keskittynyt ojien ja kosteiden alueiden reunoille. Koko turvetuotantoalueen keskiosat olivat kasvittuneet parhaiten ja monin paikoin kasvillisuus oli hyvinkin peittävää (Kuva 85). Eteläisen lohkon kasvillisuus oli pohjoisen lohkon tapaan vähäistä. Turvesyvyys alueella oli monin paikoin paksu (Kuva 86). 97

100 LUONNOS Kuva 85. Marttilansuon keskiosat kosteikon ympäriltä ovat hyvin kasvittuneet. Kuva: Heini Postila Maastomittausten perusteella alueen vesipisteiden ph vaihteli välillä 4,0 6,4 (liite 14). Kosteikkoalueelta lähtevä vesi on ollut hapanta. Alin mitattu lähtevän veden ph-arvo on ollut 2,8 vuosina Lähtevän veden ph:ssa on kuitenkin ollut havaittavissa lievää nousua siten, että roudattomana aikana vuonna 2012 SuHE-hankkeen mittausten perusteella veden ph oli keskimäärin hieman alle 4 ja vuonna Vuonna 2012 kohteelta otettiin 11 turvenäytettä sekä yksi näyte turpeen alapuolisesta mineraalimaasta (Kuva 87). 98

101 LUONNOS Kuva 86. Marttilansuon turvesyvyydet, kasvittuneisuus ja tutkimuspisteet vuosina. 99

102 LUONNOS Kuva 87. Marttilansuon kasvittuneisuus, tutkimuspisteet sekä turvenäytteenottopisteet. 100

103 LUONNOS Myllyneva Myllyneva sijaitsee Siikalatvalla, entisen Rantsilan kunnan alueella. Myllynevan turvetuotanto on aloitettu vuonna Viimeiset alueet on poistettu tuotannosta elokuussa Myllynevan alkuperäinen tuotanto-alue on ollut 181 ha. Vuokra-alueita on tuotannon päätyttyä luovutettu maanomistajille. Ensimmäisenä luovutettu Myllynevan eteläpää metsitettiin vuonna Tämän jälkeen alueella on tehty metsitystoimia ja osa alueesta on otettu maatalouskäyttöön. Metsitettyä aluetta on yhteensä 120 ha ja maatalouskäytössä olevaa aluetta 35 ha. Jäljelle jäävä 26 ha on jätetty kasvittumaan luontaisesti (Pohjois-Suomen ympäristölupavirasto 52/07/1). Istutuspuuna on käytetty koivua. Vuonna 2000 pohjois- ja keskiosien metsänkasvatusalueille levitettiin voimalaitostuhkaa. Istutetulla pohjoisella alueella oli vuonna 2009 havaittavissa puuttomia, kuolleita kivennäismaapenkkoja, mikä viittaa liian happamaan maaperään. Myös luontaisesti metsittymään jätetty alue keskiosan länsilaidalla oli vielä vuonna 2009 hyvin paljas (Porola 2011). Edellä mainittujen kasvittumisongelmien on arveltu johtuvan happamista sulfaattimaista. Lähtevän veden kesäaikainen ph oli vuonna 2005 keskimäärin 6,4. Sarkkisen (2008) mukaan Myllynevan maaperän ph vaihteli välillä 2,9 5,6 ja rikkipitoisuus välillä 11, mg/l. Luontaisesti metsittymään jätetyllä alueella koko tuotantoalueen keskiosissa maaperä oli erittäin hapan (ph 2,9). Porolan (2011) mukaan Myllynevan metsitys oli onnistunut, vaikka tilanne alueella vaihteli paljon. Alue oli voimakkaasti ojitettu, mutta paikoin silti liian märkä puuston tehokkaalle kasvulle. Alueella käytiin kesällä Tuolloin kiinnostuksen kohteena oli erityisesti luontaisesti kasvittumaan jätetty osa alueen keskiosista (piste 4), joka Sarkkisen (2008) tutkimuksessa todettiin happamaksi. Myös läheisiä metsitettyjä alueita tarkasteltiin. Luontaisen kasvittumisen piiriin jätetty alue oli pääosin hyvin heikosti kasvittunut, vedenpinta alueella oli korkeahko ja alueella oli ilmeisesti joskus tehty läjityksiä tai muita kaivutöitä. Keskiosien istutetut osat olivat ryteikköisiä ja vaikeakulkuisia. Kasvittuminen oli siis tällä alueella edennyt pääosin hyvin, kuitenkin ryteikköiselläkin alueella oli joitain laajoja, täysin kasvittomia laikkuja (Kuva 88). Kuva 88. Myllynevan tutkimuspiste 1 oli täysin kasviton. Kuva: Heini Postila

104 LUONNOS Veden ph tarkastelluilla pisteillä vaihteli välillä 2,7 5,6 (liite 14). Alin ph-arvo mitattiin ojasta ryteikköiseltä alueelta, jossa happamuuden on voinut aiheuttaa ojan kaivu ja sen paljastamat sulfidikerrokset. Ilmeisesti levitetty tuhka oli edesauttanut puuston muodostumista alueella. Korkein ph mitattiin luontaisesti kasvittumaan jätetyltä alueelta, joka oli yleisilmeeltään paljain. Upottavan pohjan vuoksi mittaus suoritettiin alueella vain yhdestä paikasta matalasta vedestä, mikä on voinut vaikuttaa tulokseen. Näytteitä Myllynevalta kerättiin kolmelta pisteeltä (pisteet 1, 2 ja 4) (Kuva 89). 102

105 LUONNOS Kuva 89. Myllynevan turvesyvyydet, tutkimus- ja näytepisteet. 103

106 LUONNOS Paloneva Paloneva sijaitsee Siikalatvalla, entisessä Ruukin kunnassa noin 12 km Rantsilan taajamasta lounaaseen. Alueella aloitettiin tuotannon valmistelu vuonna 1977 ja itse tuotanto käynnistettiin vuonna Vuosina on otettu käyttöön lisälohkoja ja tuotannon arvioidaan jatkuvan vuoteen 2022 asti (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 124/11/1). Tuotannosta oli vuoteen 2013 mennessä poistunut 320 ha, josta 230 ha on jälkikäytön piirissä (Heikkinen 2013). Yhteenlaskettu eristysojan rajaaman alueen pinta-ala on noin 326 ha. Paloneva on lähes kokonaan yksityisessä omistuksessa, mikä vaikuttaa jälkikäyttöön. Tuotannosta poistuneita alueita on metsätalouskäytössä ja maanomistajat ovat istuttaneet alueille mäntyä ja koivua. Osan alueista on ollut tarkoitus metsittyä luontaisesti (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 124/11/1). Pohjamaan ph:n vaihteluväli oli Sarkkisen (2008) tutkimuksessa 4,0 5,3 ja rikkipitoisuuden mg/l. Alueelta lähtevän veden ph on ollut tuotantovaiheessa vuosina pääasiassa noin 6, mutta vuoden 2010 toukokuussa ph oli 3,3. Alueella on havaittu happamia sulfaattimaita (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 124/11/1). Palonevalla käytiin kesällä Maastokäynti keskitettiin pohjoiseen kulmaukseen, josta oli Sarkkisen (2008) tutkimuksessa löydetty happamia sulfaattimaita. Alue oli yleisilmeeltään melko hyvin kasvittunut, mutta paikoin löytyi heikommin kasvittuneita alueita sekä muutama täysin paljas laikku (Kuva 90). Kuva 90. Yleisilmeeltään Paloneva oli hyvin kasvittunut. Alueelta löytyi kuitenkin myös paljaita laikkuja. Kuva: Heini Postila Vesipisteiden ph vaihteli välillä 3,2 7,2 (keskiarvo 6,0) ollen siis lähellä neutraalia (liite 14). Vanhalla mittapadolla (piste 7) ph oli noin 7, eli alueelta lähtevä vesi ei ollut hapanta. Alhaisin ph (3,2) mitattiin huonosti kasvittuneelta pisteeltä 8/9 (Kuva 91). 104

107 LUONNOS Kuva 91. Palonevan kasvittuminen, turvesyvyydet sekä tutkimus- ja näytepisteet. Rahvaanneva Rahvaanneva sijaitsee Siikalatvalla, entisen Rantsilan kunnan alueella. Rahvaanneva on valmisteltu turvetuotantoa varten vuosina , ja tuotanto on aloitettu vuonna Alueen tuotantopinta-ala on ollut 121 ha. Vuonna 2004 luovutettiin maanomistajalle 53 ha jälkikäyttöä varten (ruokohelpiviljely). Alueen tuotanto päättyi kokonaisuudessaan vuonna Rahvaannevalla on useita maanomistajia ja yksityiset maanomistajat vastaavat jälkikäytöstä. Tuotannosta vapautuvasta alueesta 58 ha oli suunniteltu otettavaksi maatalouskäyttöön keväällä Jälkikäytöstä ei ole tietoa 10 ha osalta (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 17/11/1). Rahvaannevan pohjamaan ph on ollut hapan ollen välillä 3,4 4,6 ja rikkipitoisuus 36, mg/l (Sarkkinen 2008). Happamuuden aiheuttaja on happamat sulfaattimaat, joita Sarkkisen (2008) mukaan esiintyi tutkimuspisteiden 6-9 (Kuva 92) lähistöllä. Vuonna 2006 Rahvaannevalta lähtevän veden ph oli keskimäärin 3,8. (Pohjois-Suomen Aluehallintovirasto 17/11/1). 105

108 LUONNOS Kuva 92. Rahvaannevan kasvittuminen, turvesyvyydet sekä tutkimus- ja näytepisteet. Rahvaannevalla käytiin kesällä Tuotannosta poistuneen alueen ojien/lammikoiden veden ph vaihteli välillä 3,1 3,9 (liite 15). Turvenäytteitä otettiin neljältä pisteeltä (Kuva 92). Yksi näyte otettiin mm. paljaalla alueella sijaitsevan kasvituppaan alta (piste 6) mahdollisen ravinne-eron selvittämiseksi. Paikoin turpeen seassa oli havaittavissa savea (piste 3). Alueen pohjoisosa on suunniteltu otettavaksi maatalouskäyttöön, ja paikalla olikin havaittavissa kyntämisen jälkiä (piste 9). Pisteellä olevan ojan veden ph oli matala (3,0). Maastokäynnillä tarkasteltiin alueen länsireunaa. Alue oli yleisilmeeltään heikosti kasvittunut (Kuva 93) ja myös alueen itäreuna voitiin todeta pääosin heikosti kasvittuneeksi (Kuva 93). Ruokohelpiviljelyssä olevalla alueella ruokohelpi kasvoi heikosti (Kuva 94). 106

109 LUONNOS Kuva 93. Rahvaannevan yleisilme oli paljas läpi tuotantoalueen. Kuva: Heini Postila. Kuva 94. Rahvaannevan ruokohelpiviljelmä kasvoi heikosti. Kuva: Heini Postila. Savaloneva Savaloneva (Savanneva) sijaitsee Siikalatvan ja Siikajoen kuntien alueella. Tuotantoalueen yhteenlaskettu pinta-ala ilman 2000-luvulla käyttöönotettua lisäaluetta on 330 ha, jos ojat, tiet ja auma-alueet otetaan mukaan. Vuonna 2013 alueesta oli tuotannosta poistunutta alaa 131 ha ja jälkikäytössä 159 ha. Aktiivista jälkikäyttöä ei ole vielä lukuun ottamatta Turveruukin kesällä 2012 käyttöön ottamaa kosteikkoa (Heikkinen 2013). Sarkkisen (2008) tekemän selvityksen mukaan pohjamaan ph:n vaihteluväli oli 3,5 5,1 ja rikkipitoisuuden mg/l. Alueella on havaittu 107

110 LUONNOS happamia sulfaattimaita. Havaintoja happamista piikeistä lähtevässä vedessä ei kuitenkaan ole (Heikkinen 2013). Savalonevalla käytiin kesällä Maastokäynti keskitettiin pohjoisen alueen itäosiin, jossa oli havaittu suurimpia rikkipitoisuuksia (Sarkkinen 2008). Alue oli pääosin hyvin tai kohtalaisesti kasvittunut (Kuva 95 ja Kuva 96). Kasvittomalla alueella (piste 3) mitattiin alhaisin veden ph (2,9) (liite 15). Lähistöllä havaittiin Sarkkisen (2008) tutkimuksessa suurimmat rikkipitoisuudet ja alhaisin ph, mikä lienee ainakin osasyynä heikkoon kasvittumiseen. Muutoin ph-arvot tehdyissä maastomittauksissa olivat keskimäärin 6,0. Kuva 95. Savalonevan pohjoinen alue oli pääosin hyvin tai kohtalaisesti kasvittunut. Kuvat: Heini Postila

111 LUONNOS Kuva 96. Savalonevan pohjoisen alueen kasvittuminen, turvesyvyydet sekä tutkimus- ja näytepisteet. Sarkkisen (2008) mukaan paksuturpeisimmat osat (max 2,9 m) sijoittuvat eteläalueen eteläisimpiin osiin. Eteläinen alue oli kasvittunut heikosti (Kuva 97), mutta turvesyvyys oli oletettua huomattavasti matalampi (Kuva 98). Ojasta ja ojitetulta pintavalutuskentältä tulevasta vedestä mitatut ph-arvot olivat lähellä neutraalia (noin 6,0) (liite 15). 109

112 LUONNOS Kuva 97. Savalonevan eteläosat pisteen 11 lähistöltä olivat heikosti kasvittuneet. Kuva: Heini Postila Kuva 98. Savalonevan eteläisen lohkon kasvittuminen, turvesyvyydet ja tutkimuspisteet. 110