GEOLOG IAN TUTKIMUSKESKUS. MAAPERAN PUSKURIKAPASITEETTI JA SEN RI IPPUVUUS GEOLOGISISTA TEKIJoISTA

Transkriptio

1 GEOLOG IAN TUTKIMUSKESKUS MAAPERAOSASTO MAAPERAN PUSKURIKAPASITEETTI JA SEN RI IPPUVUUS GEOLOGISISTA TEKIJoISTA ALUSTAVA RAPORTTI KENTTAKAUTENA 1986 SUORITETU ISTA TUTKIMUKSISTA SEKA TALLOIN KERATTYJEN NAYTTEIDEN ANALYYSITULOKSISTA JA NIIDEN TULKINNASTA

2 SISALLYSLUETTELO: 1 1. JOHDANTO 2 2. TUTKIMUSALUEIDEN SIJAINTI 2 3. TUTKIMUSMENETELMAT Karttatulkinta Maastotyot Maastotarkistukset Naytteenotto ph:n maaritys Laboratoriotyot Raekokojakauma Humuspitoisuus Vaihtuvien emaskationien maaritys Vaihtuvan alumiinin ja vedyn maaritys 8 4.TULOKSET Maalajien osuudet valuma-alueilla Maaperan kemialliset ominaisuudet Humus Maannosmuodostus Maannostumisen kemiaa ph Vaihtuva alumiini ja vety Vaihtuvat emaskationit, kationinvaihto ja emaskyllastysaste Kairausnaytteiden tutkimukset Maaperan puskurikapasiteetin vaihteluista Pernunnummen ja Kiskon seuranta-alueella Turve Maaraavat tekijat turvelajin maarityksessa Turvelajin vaikutus turpeiden kemiallisiin ominaisuuksiin Syvyyden vaikutus turpeen kemiallisiin ominaisuuksiin Kationien sitoutuminen soilla Puskurikapasiteetin alueellliset vaihtelut Kaakkois-Suomi Etela- ja Lounais-Suomen rannikkovyohyke Pernunnummi Ita-Suomi Tampereen ymparisto, Mikkelin-Heinolan, Keski-Suomen ja Pohjanmaan alueet Lappi Kuusamo Kallioperan merkitys puskurointikykyyn Vesien ph-arvoihin vaikuttavia tekijoita valumaalueilla YHTEENVETO KIRJALLISUUSLUETTELO LIITTEET 70 Liitteet la-ld 70 Liitteet 2a-2d 74 Liitteet 3a-3h 78 S.

3 1. JOHDANTO Maaperan happamoitumistutkimukset aloitettiin 1984 Vesihallituksen vesientutkimuslaitoksen, Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperaosaston ja Turun yli- opiston maaperageologian osaston yhteistyona. Vuodesta 1985 lahtien tutkimukset ovat sisaltyneet valtakunnal- liseen happamoitumisprojektiin (HAPRO). Tutkimuksen tarkoituksena on saada tietoa maamme maa- ja kallio- peran ominaisuuksista happaman sateen puskuroinnissa. Kesan -86 tutkimuskohteisiin kuului 73 valuma-aluetta, joista 56, eli alkuperaista suunitelmaa paljon useampia, oli Vesihallituksen esittamia. Geologisin perustein valittiin tutkimuskohteiksi 17 valuma-aluetta, joissa erityisesti tarkasteltiin kallioperan merkitysta maaperan puskurointikykyyn. Kesalla -86 aloitettiin myos seuranta sulan maan aikaisia maaperan puskurikapasiteetin vaihte- luja. Loppuraportti kaikista tutkituista valuma-alueista esitetaan vuoden 1987 kuluessa. 2. TUTKIMUSALUEIDEN SIJAINTI Kesalla 1986 maaperan happamoitumistutkimuksia suoritet- tiin 73:lla valuma-alueella. Niiden sijainti on esitetty kuvassa 1 (s.3) ja on lueteltu karttalehdittain taulu- kossa 1 (s.9-10). Valuma-alueista 56 on Vesihallituksen esittamia tutkimuskohteita. Tutkimusten yhtena tarkoituksena oli selvittaa kallio- peran vaikutus maaperan happamoitumisessa. Koska Vesi- hallituksen valitsemilla valuma-alueilla.kalliopera koostui paaasiassa happamista kivilajeista, valittiin aineiston taydentamiseksi kallioperakarttojen (1:100000) avulla 17 tutkimusaluetta emaksisempien kivilajien alueilta. Nama geologisin perustein valitut alueet sijaitsevat Kuusamossa, Mikkelin laanissa, Pohjois- Satakunnassa ja Keski-Pohjanmaalla. Lisaksi neljalla valuma-alueella alettiin seurata vuodenaikojen vaikutusta maaperan puskurointikykyyn. 3. TUTKIMUSMENETELMAT Tutkimusmenetelmat on esitetty kaaviollisesti kuvassa 2 (s.4).

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14 humuskerr uuttumiskerr os (All - r ikastumisker~ -0s (B) vakic vakic Kuva 3a-b. Maannoshorisontit on esitetty seka (a) moreeni- etta (b) hiekkamaille. Ruviin on merkitty (A01 humus-karike-, (All uuttumisja (B) rikastumiskerrokset seka vakionaytteenottosyvyydet cm (C1) ja cm (C2).

15

16 Vaihtuvat emaskationit, kationinvaihtokapasiteetti ja emaskyllastysaste Vaihtuvien emsskationien, kationinvaihtokapasiteetin ja emaskyllastysasteen keskiarvot seka minimit ja maksimit A1-C2 -horisonteissa on esitetty kuvissa 4g-4r (s.19-25). Vastaavat suureet humusnaytteille on esitetty liitteessa la (s. 70). Maalajin ominaisuudet vaikuttavat osaltaan vaihtuvien emaskationien ja CEC:n maariin. Humus- ja savespitoisuus ovat tarkeita emaskationien maaran saatelijoita (kts. humuspitoisuden ja emaskationien korrelaatio liitteessa 3b, s. 79). Tutkitut moreeni- ja lajittuneetnaytteet olivat hienoaineskoyhia. Moreeninavtteiden savespitoisuuden seka myos humuspitoisuuden ke~kiarvot ja vaihteluvalit ovat kuitenkin suurempia kuin sora- ja hiekksnaytteissa (liite la, s. 70). Nama maalajiominaisuudet selittavat Mg"+- ja Ca7+-ionipitoisuuksien suuremmat vaihtelut moreeninaytteissa kuin karkeissa lajittuneissa naytteissa (kuvat 4g-4n, s.19-20). Vaihtuvien ernaskationien pitoisuudet, BS:n ja CEC:n arvot pienenevat maannoksissa cm:n syvyyteen asti, mutta cm:n syvyvdesta otetuissa navtteissa emaskationien maara, emaskationien osuus vaihtuvista kati-, oneista ja CEC:n arvo ovat suurempia kuin ylemmisss horisonteissa A1-C2 (kuvat 4g-4r, s.19-25). Ca2+:lla, Mgz+ : lla ja Na+:lla on kaikissa kerroksissa selva positiivinen korrelaatio ph:n kanssa. K+:lla ei ole havaittu riippuvuutta maaperan happamuudesta (liite 3b, s. 79). Korrelaatiokertoimia tarkasteltaessa havaitaan vaihtuvien kationien pitoisuustasojen ja ph-arvojen poikkeavan toisistaan eri maannoshorisonteissa. Esimerkkitapauksiksi on valittu ph:n korrelaatiot Caz+-pitoisuuksiin (liitteessa 3b, s. 79). Ne ovat maannoksen eri horisonteissa positiivisia, mutta mineraalinaytteiden (Al-C2) yhteinen korrelaatiokerroin ph:n ja Caz+-pitoisuuksien valilla on kuitenkin negatiivinen. Tama osoittaa, etta eri maannoshorisonttien kemialliset ominaisuudet pitaa tilastollisesti kasitell8 omina kokonaisuuksina.

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61 .u31nu- -7XINDXin aaroledvlddnu 1x rn I N L)~ MOW3 NDX UD 4.rl 'd.2, u my, *4 - :m d = 8 3 aj 3.rl 4 4.,+ In!= 7 1.rl s.4 9 UY m O s % tm 4 k u m cn L n Y.rl 0 C L o - 3 m m u cn cn cn r- = 2 f.4 JSg" o m a zu > : I %. 0 u O'%2:.rl u..-i 9 '$.2. Y 2 E - m L u E 82 =z3 m w L a"x2 u d.m Sc" g rl -2Iz rl 0 0 '0 L :m QI :m u m o L o C d 3 2- d % m c 3 23 ul u u :o ul m a- d w 2l.2 TYY r=, 1 MI) LID asaasu ~ = = ~ = ~ O C O - - ~ ~ - - V ~ C C C Y C ~ ~ ~ D ~ ~ - ~ ~.. ~ ~ ~ ~ ~ C C C C C C C. L - I - - ~ - ~ ~ ~ A ~ ~. M. ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~. ~ ~ ~ ~ - - ~ ~ ~ - ~ U ===3:3~sm==3=-=5=C==?====J-==?=C.3=====5=+=5===== = =-L.i:.=: =^:=---M.- C,!.. I...,...,.,...,...,... n., ~ ~ O D O O ~ C D ~ ~ O S C C C S ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ O ~ C X ~ C ~ ~ C ~ ~ --

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86