Happaman vesikuormituksen ehkäisy Perämerenkaaren alueella

Transkriptio

1 Happaman vesikuormituksen ehkäisy Perämerenkaaren alueella 1

2 Perämerenkaaren HaKu Happaman vesikuormituksen ehkäisy Perämerenkaaren alueella Euroopan aluekehitysrahaston osarahoittama hanke Valmius estää happamuusongelmien syntyä maa- ja metsätaloudessa Sulfaattimaiden kartoitus ja riskialueiden luokitus Vesistöjen tilan selvitys, toimenpidesuositukset metsätalouden harjoittajille MTT: hankkeen koordinointi, maanomistajien tietämyksen kartoitus, toimenpidesuositukset maatalouden harjoittajille 2

3 Jääkauden jälkeen Litorina-merivaiheen aikana meren pohjaan kerrostuneita rikkipitoisia sedimenttejä (savi /hiesu /hienohieta/lieju) Baltic Ice Lake (early) Baltic Ice Lake (late) Yoldia Sea Ancylus Lake Litorina Sea Matti Saarnisto Piirros: Olli Sallasmaa 3

4 Maankohoaminen sulfaattimaat nykyisin merenpinnan yläpuolella maankohoamista tänä päivänä 8 mm / vuosi Kuivuminen sulfidimuotoinen rikki hapettuu muodostuu rikkihappoa ja rautahydroksideja Luonnollisena prosessina hyvin hidas Sulfaattimaiden esiintyminen > ha ( ha) valtaosa 60 m korkeustason alapuolella, jopa m mpy asti Pahimmat ja runsaimmat Vaasan Oulun välillä 20 milj ha koko maailmassa (Kaakkois-Aasia, Länsi-Afrikka, Australia, USA) Euroopan suurimmat esiintymät Suomessa. Jonkin verran Ruotsissa Vassorfjärden 2006 Peter Österholm 4

5 Pohjavedenpinnan alapuolella kemiallisesti vakaata ja neutraalia ei haittaa ympäristölle Maakerroksen hapettuessa rikkiyhdisteet hajoavat tuottaen rikkihappoa ja rautahydroksideja ph laskee ( ). metallit liukenevat maasta vesiliukoiseen muotoon. Ihmisen toiminta ongelmien pääasiallinen syy: kuivatus viljely- ja metsätalouskäyttöön, ruoppaukset, rakennus-/kaivuutoiminta Uudisojitus, Nedervetil Turvepeite Hapettunut kerros ph 2.4 Pelkistynyt (potentiaalinen) ph 6-7 ph 3-4 Peter Edén

6 Happamista sulfaattimaista aiheutuvia haittoja Maaperän ja vesistöjen happamoituminen sekä haitallisten metallien huuhtoutuminen vesistöihin Sulfaattimaista enemmän metalleja vesistöihin kuin koko Suomen teollisuudesta yhteensä!!! Pintavesien kemiallisen ja ekologisen tilan heikkeneminen, kalakuolemia Kalojen massakuolema Siikajoen alajuoksulla 2006 Pohjaeläimien, mädin ja vastasyntyneiden poikasten kuolemia Fe- ja Al-yhdisteiden saostuminen salaojajärjestelmiin tukkeutuminen Ongelmia maatalouden tuottavuuteen (suuri kalkin tarve, suola- ja alunamaat ) Teräs- ja betonirakenteiden syöpyminen Heikot geotekniset ominaisuudet Ilmastonmuutos lisää haittoja: lisää hyvin kuivia / hyvin märkiä kausia

7 GTK mukana kartoitushankkeissa 2009 Happaman vesistökuormituksen ehkäisy Siikajoki Pyhäjoki alueella (HaKu) (EAKR - PPO ELY, MTT, PPO ELY, GTK, RKTL, OY) CATERMASS LIFE+ -hanke (SYKE) Climate Change Adaptation Tools for Environmental Risk Mitigation of Acid Sulfate Soils SYKE, EPO ELY, GTK, MTT, RKTL, HY, ÅA Perämerenkaaren HaKu ( ) (EAKR - Lapin ELY, MTT, GTK, Metla) Tavoitteena happamien sulfaattimaiden keskeisten esiintymisalueiden kartoittaminen yhtenäisin menetelmin vuoden 2015 loppuun mennessä. 7

8 Kartoitusvaiheet- ja menetelmät Perämerenkaaren HaKu Litorinameren korkeimman rannan alapuolinen alue Lapin läänin alueella Kartoitussuunnitelma 1 : MML:n aineistot, LiDAR, korkeusmalli Maaperäkartat Aerogeofysiikan aineistot Turvekartoitukset Vanhat tutkimukset Maastokartoitus ja näytteenotto Havaintotiheydet: 1 havainto / 2-2,5 km 2 1 havainto / 1 km 2 8

9 Kartoitusvaiheet- ja menetelmät Piikityspisteet 2 metrin pituinen maaperäpiikki Nopea havainnointi sulfidien olemassaolon selvittämiseksi Hyödynnetään ojia syvyysulottuvuuden maksimoimiseksi Piikityspisteiden avulla kohdennetaan tarkempia näytteenoton profiilipisteitä oikeille alueille Maalajikerrosten kuvaus ph-mittaukset (ja näytteenotto) Kuvat: Emmi Rankonen 2010 Kuva: Pauliina Liwata 2013 Kuva: Pauliina Liwata

10 Kartoitusvaiheet- ja menetelmät Profiilipisteet Kairaus 3 metrin syvyyteen Jatkuva näytesarja Maalajikerrosten kuvaus ph-mittaukset Näyttenotto Valokuvat kairanäytteistä sekä yleiskuva alueesta Kuva: Pauliina Liwata 2013 Kuva: Pauliina Liwata

11 Kartoitusvaiheet- ja menetelmät ph-inkubaatio ja laboratorioanalyysit hapetus huoneilmassa 8-16 viikon ajan ph-arvo mitataan alkutilanteessa (maasto) ja hapetusjakson jälkeen Kuvat: Hannu Hirvasniemi 2014 Osa profiilinäytteistä laboratorioon monimetallianalyysiin (S, Al, Pb, Cd..) 11

12 Maastohavaintopisteet luokitellaan maastohavaintojen, mittausten ja analyysitulosten perusteella sulfidin esiintymissyvyyden mukaan Maastohavaintopisteen luokitus happamaksi sulfaattimaaksi: Aistinvarainen tunnistus: pohjavedenpinnan alapuolisen sedimentin väri musta/hyvin tumman harmaa sekä selvä rikin haju ph: Maastossa hapettuneen kerroksen ph 4 Laboratoriossa ph (inkuboitu) 4 Kokonaisrikkipitoisuus S(tot) 0.2 % Kuvat: Pauliina Liwata

13 Sulfidin alkamissyvyys (m)!p 1 (0-1,0)!P 2 ( >1,0-1,5)!P 3 ( >1,5-2,0)!P 4 ( > 2,0-3,0)!P 5 (Sulfidi kokonaan hapettunut)!p 6 (Ei sulfidia 1-3 m syvyydellä)!p 7 () Litorinameren korkein ranta Valuma-alueiden rajat 13

14 Tuotteet: Valuma-aluekohtaiset sulfidimaalajien levinneisyyskartat Kuvaavat happamien sulfaattimaiden esiintymisen todennäköisyyttä 14

15 15

16 Tuotteet: Pistekortit profiilipisteiltä 16

17 Tuotteet: Pistekortit profiilipisteiltä 17

18 Tuotteet: Pistekortit profiilipisteiltä 18

19 Tuotteet: Valuma-aluekohtaiset raportit Karttojen selitteeksi ja tulosten kuvaamiseksi Hankkeissa tuotetut kartat ja raportit julkaistaan vastaisuudessa GTK:n ylläpitämässä kaikille avoimessa karttapalvelussa. 19

20 hakku.gtk.fi 20

21 Kartoituksessa vastaan tullutta.. 21

22 Kuivatus haittavaikutusten suurimpia syitä Kuva: Pauliina Liwata

23 Peter Edén 2011 Robert Sundström 23

24 Metsäojitus Arpelassa Liian syvä oja happamat sulfaattimaat paljastuneet turpeen alta Vaaleiden kokkareiden ph 3.2. Ojassa veden ph ei ollut päässyt (vielä) laskemaan. 24

25 Munakka Peter Edén

26 HS-maat huomioitava myös taajamissa / rakentamisessa (Purola, Vaasa) Peter Edén

27 Vesijohtotyömaa Simossa Maaperäpiikki ei läpäissyt hiekkakerrosta Lähistön vesijohtotyömaan kaivaus paljasti happaman sulfaattimaan Tv 30 cm Hht 20 cm SfHs 25 cm Hk 65 cm SfHs 60 cm ph Kuvat: Pentti Kouri

28 Sulfideja esiintyy litologialtaan hyvin erityyppisissä sedimenteissä Liejupitoisuus vaihtelee Savi, hiesu, hienohieta, (hieta ja hiekka!) Massiivisia, kerroksellisia Kuvat: Emmi Rankonen - Rikin haju yleensä hyvä indikaattori 28

29 Tuloksia / johtopäätöksiä Happamia sulfaattimaita esiintyy satunnaisesti Litorina-rajalle saakka Laajimmat esiintymät Pohjanmaalla 60 m korkeustason alapuolella (kuitenkin valuma-aluekohtaista) Sulfidisedimentit paikoin vaikeita tunnistaa maastossa Hyvin eri tyyppisiä kerrostumisympäristöjä Syvänveden kerrostumista, litoraalisedimentteihin ja kuroutuneiden lampien liejuihin Paikoin keskittyneet melko kapealle vyöhykkeelle jokiuomien varsille (Siikajoki, Pyhäjoki) 29

30 Ongelmakohtia kartoituksessa Sulfidisedimenttien aistinvarainen tunnistaminen vaikeaa Vaatii tuekseen näytteenoton ja analyysin (aikaa vievää) Sulfidisedimenttien esiintymisen ennustaminen ja mallintaminen vaikeaa Sulfaattimaiden määreet eivät vielä vakiintuneet happamat hiekat, aistinvaraisesti ei pystytä tunnistamaan, inkubaatiossa ph laskee rajusti 30

31 31

32 Kiitos! Kysymyksiä? 32