Karkearakeisten happamien sulfaattimaiden erityispiirteet Valokuva: Stefan Mattbäck Stefan Mattbäck 1,2, Anton Boman 2, Andreas Sandfält 1, Jaakko Auri 2, and Peter Österholm 1 1 Åbo Akademi, Geologi och Mineralogi, FI-20500 Åbo 2 Geologian Tutkimuskeskus, FI-02151 Espoo
Suomen happamat sulfaattimaat (HS-maat) Valtakunnallinen kartoitus aloitettiin 2009 Noin Valokuva: Stefan Mattbäck Valokuva: Peter Österholm 3.000km2 Alunperin keskityttiin hienorakeisiin maalajeihin Valokuva: Stefan Mattbäck
Hienorakeiset vs. Karkearakeiset HS-maat B-horisontti, hapettunut (hapan) Maasto-pH 3.5 4.0 Sulfidirikki 0.01 0.1% Asiditeetti 50 100 mmol/kg B-horisontti, hapettunut (hapan?) Maasto-pH < 4.0 Sulfidirikki < 0.01% Asiditeetti 0 5 mmol/kg C-horisontti, pelkistynyt Korkea maasto-ph Inkubaatio-pH 3.0 4.0 Sulfidirikki 0.5 1.0% Asiditeetti 100 200 mmol/kg 4.6 m C-horisontti, pelkistynyt Korkea maasto-ph Inkubaatio-pH 3.0 4.0 Sulfidirikki 0.01 0.1% Asiditeetti 10 20 mmol/kg
Menetelmät Näytteenotto 5 karkearekeista (>63µm) HS profiilia 4 karkearekeista (>63µm) ei-hs profiilia 3 perinteistä hienorakeista (<63µm) HS profiilia 3 sulfidipitoista hienorakeista (<63µm) merisedimentiä Jokaisesta näytteenottopaikkasta Maasto-pH, inkubaatio-ph ja elementit (metallit) o 20 cm näyteosat Yksi näyte B-horisontista ja yksi C-horisontista o Merisedimentissä ei B-horisonttia
Let the soil speak for itself! David Dent ph (maasto ja inkubaatio) Mitataan suoraan kosteasta maaperästä Creeper et al., 2012 Asiditeetti (TIA) Österholm et al., 2016 Sulfidipitoisuus (rikkispesiaatio) Dalhem et al., in prep. Valokuva: Stefan Mattbäck Liuotuskokeet Mod. EN 12457-2 (cf. Åström ja Björklund, 1997)
Antaa maaperä itte puhua! Stefan Mattbäck (vapaa käännös) ph (maasto ja inkubaatio) Mitataan suoraan kosteasta maaperästä Creeper et al., 2012 Asiditeetti (TIA) Österholm et al., 2016 Sulfidipitoisuus (rikkispesiaatio) Dalhem et al., in prep. Valokuva: Stefan Mattbäck Liuotuskokeet Mod. EN 12457-2 (cf. Åström ja Björklund, 1997)
Totaalirikki (mg/kg) Liuotusveden asiditeetti ph 8.3 Maaperän asiditeetti (mmol/kg) Asiditeetin liuotus Pelkistynyt maannoskerros (C-horisontti) 16-viikon inkubaation jälkeen karkearakeinen, ei HS-maa karkearakeinen HS-maa hienorakeinen perinteinen HS-maa sulfidipitoinen merisedimentti 100000 100 1000 10000 10 100 1000 100 1 10 10 0,1 1 1 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg) 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg) 0,1 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg)
Liuennut alumiini (mg/kg) Liuennut kobolti (mg/kg) Liuennut sinkki (mg/kg) Metallien liuotus Pelkistynyt maannoskerros (C-horisontti) 16-viikon inkubaation jälkeen karkearakeinen, ei HS-maa karkearakeinen HS-maa hienorakeinen perinteinen HS-maa sulfidipitoinen merisedimentti 10000 10 100 1000 10 1 100 1 10 0,1 1 0,1 0,1 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg) 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg) 0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg)
Liuennut rauta (mg/kg) Pelkistynyt maannoskerros (C-horisontti) 16-viikon inkubaation jälkeen Results karkearakeinen, ei HS-maa karkearakeinen HS-maa hienorakeinen perinteinen HS-maa sulfidipitoinen merisedimentti 1000 100 10 1 0,1 0,1 1 10 100 1000 10000 Liuennut rikki (mg/kg) Valokuvat: Stefan Mattbäck
I n k u b a a t i o p H Inkubaatio asiditeetti [mmol/kg] 0.0m Hapettunut Pelkistynyt 4,6m Kuva puttuu Sampling 10.0m 400 Rikki (mg/kg) 7 Inkubaatio ph Inkubaatio asiditeetti 8,0 300 6 Hapettunut 6,0 Pelkistynyt 200 5 4,0 100 4 Pelkistynyt 2,0 Hapettunut 0 3 0 14 82 12 3 16 4 Aika (viikkoa) 0,0 4 8 12 16 Aika (viikkoa)
Valokuvat: Stefan Mattbäck Vedessä korkeat metallipitoisuudet Karkearakeisia HS-maita Happamia hiekkamonttuja
Hiekkamonttujen vesikemia Al, As, Cr, Cu, Mg, Ni, Pb, ja Zn korreloi rikin kanssa Al, Cd, Mn, Ni, Se, S ja Zn mediaaniarvot 10x korkeampi kuin taustaarvot (n=1160, Geokemian atlas) Rikki vs. asiditeeti Rikki vs. alumiini 5 0,8 Alumiini (mg/l) Asiditeeti ph 8.3 (mmol/l) 1,0 0,6 0,4 0,2 0,0 4 3 2 1 0 0 10 20 30 Rikki (mg/l) 40 0 10 20 30 Rikki (mg/l) 40 Valokuva: Stefan Mattbäck
Johtopäätökset Karkeassa happamassa sulfaattimaasa hapanta B-horisonttia EI yleensä löydy! Mutta... Pelkistynyt maa-aines (C-horisontti) voi aiheuttaa isoja ongelmia
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat!
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat! Mutta...
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat! Mutta... Karkearakeiset HS-maat ovat todella ongelmallisia jos...
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat! Mutta... Karkearakeiset HS-maat ovat todella ongelmallisia jos......inkubaatio-ph laskee liian matalaksi
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat! Mutta... Karkearakeiset HS-maat ovat todella ongelmallisia jos......inkubaatio-ph laskee liian matalaksi...asiditeetti on liian korkea
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat! Mutta... Karkearakeiset HS-maat ovat todella ongelmallisia jos......inkubaatio-ph laskee liian matalaksi...asiditeetti on liian korkea...sulfidipitoisuus ylittää 0.01% (moninkertaisesti!)
Johtopäätökset Hienorakeiset perinteiset HS-maat ovat ne pahimmat! Mutta... Karkearakeiset HS-maat ovat todella ongelmallisia jos......inkubaatio-ph laskee liian matalaksi...asiditeetti on liian korkea...sulfidipitoisuus ylittää 0.01% (moninkertaisesti!) Karkearakeiset HS-maat jotka eivät täytä näitä kriteerejä ovat kuitenkin happamia sulfaattimaita! Mutta todennäköisesti pystymme jakamaan karkearakeiset HS-maat (ainakin) kahteen eri ryhmään.
Kiitos! Tack! Thank you!