Loppuraportti
Tiedotteet, uutiset ja artikkelit
Menetelmäohje
Tausta
Pohjanlahden rannikoilla on niin kutsuttu Litorina-alue, joka on Itämeren muinaisen vaiheen entistä merenpohjaa. Litorinameren hapettomille pohjille kerrostui pieneliöstön toiminnan tuloksena runsaasti sulfidimuotoista rikkiä. Maankohoamisen seurauksena tätä muinaista merenpohjaa on nyt kuivalla maalla noin 100 metriä merenpinnan yläpuolella sijaitsevalla rannikkovyöhykkeellä. Lisäksi paikoitellen koko Suomen alueella kallioperässä esiintyy mustaliuskejaksoja. Mustaliuskeet ovat hiiltä ja rikkiä sisältäviä kiviä, jotka ovat alun perin syntyneet noin kaksi miljardia vuotta sitten merenpohjaan kerrostuneista liejuista. Molemmille näistä alueista on yhteistä sulfidimineraalien esiintyminen maaperässä.
Maaperän kuivatustoiminta, voi aiheuttaa maaperässä olevan rikin hapettumista. Hapettumisen seurauksena maaperään muodostuu rikkihappoa, joka lisää voimakkaasti valumavesien happamuutta ja liuottaa maaperästä veteen myös vesieliöille myrkyllisiä metalleja. Valumaveden happamuus ja suuret metallipitoisuudet voivat yhdessä aiheuttaa haittoja kuivatusalueen alapuolisen vesistön eliöstölle kuten kaloille. Ympäristöongelmien lisäksi happamat sulfaattimaat aiheuttavat rakennusteknisiä ongelmia (syöpyminen, korroosio, kantavuus). Happamien sulfaattimaiden aiheuttamien haittojen ennalta ehkäisyksi sekä kustannusten ja aikataulujen hallinnaksi, erilaisissa maankäyttöön liittyvissä hankkeissa on tärkeää tiedostaa ja tunnistaa sulfaattimaiden mahdollinen olemassaolo jo maankäytön suunnitteluvaiheessa ja viimeistään niiden esiin tullessa hankeaikana.
Happamien sulfaattimaiden tunnistamista on hankaloittanut käytössä olevan tunnistusmenetelmän hitaus. Menetelmässä maanäytteitä on inkuboitu 8-16 viikkoa ja inkubointitulosten odottaminen on hidastanut monien hankkeiden etenemistä ja aiheuttanut taloudellisia riskejä. Menetelmän hitaus on herättänyt sekä toimijoiden että viranomaisten keskuudessa toiveen ja tarpeen nopeamman tunnistusmenetelmän kehittämisestä happamille sulfaattimaille.
Happamien sulfaattimaiden tunnistamisen lisäksi tarvetta on ollut myös nopealle ja selkeälle sulfaattimaiden happamoitumispotentiaalin arviointimenetelmälle. Käytössä olevassa inkubaatiomenetelmässä heikon puskurikyvyn maaperässä (esim. karkeat maalajit) jo hyvinkin pieni sulfidipitoisuus voi aiheuttaa happamoitumisen, vaikka kokonaishappotuotanto voi olla vähäistä. Happamoitumispotentiaalin arvioiminen mahdollistaisi eriasteisten käsittelytoimenpiteiden suunnittelun, sillä kaikki happamat sulfaattimaat eivät välttämättä vaadi yhtä voimakasta käsittelyä tai yhtä suuria toimenpiteitä.
Tavoitteet ja tulokset
Hankkeen tavoitteena oli kehittää maasto/kenttälaboratorio-olosuhteissa luotettavasti toimiva happamien sulfaattimaiden tunnistusmenetelmä, joka korvaisi nykyisin käytössä olevan aikaa vievän inkubointimenetelmän. Tavoitteena oli myös kehittää menetelmä, jolla voidaan arvioida maaperän happamuuspotentiaalia. Hankkeen tavoitteena oli lisäksi viedä sulfaattimaihin liittyvää tutkimustietoa käytännön toimijoille alueella.
Nopeita ja luotettavia tunnistusmenetelmiä maastoon
Hankkeessa kehitetyn nopeutetun pH-inkubaation avulla sekä turve- että mineraalimaanäytteet saadaan tunnistettua luotettavasti huomattavasti aiempaa inkubaatio-menetelmää nopeammin, jopa 2-3 viikon kuluessa. Vetyperoksidihapetuksella mineraalimaanäytteiden tunnistaminen voidaan tehdä jopa välittömästi näytteenoton yhteydessä maasto-olosuhteissa käyttämällä vetyperoksidihapetuksen jälkeistä pH(FOX) -määritystä ja kokonaisrikki S(FOX) -määritystä. S(FOX) soveltuu myös turvenäytteiden tunnistamiseen. Riskinarviointia voidaan maasto-olosuhteissa tehdä vetyperoksidihapetettujen näytteiden kokonaisrikki S(FOX) ja potentiaalinen asiditeetti TPA(FOX) -määritysten avulla myös muutamien tuntien sisällä. TPA ei sovellu turvenäytteille. Määritysmenetelmien nimessä oleva lyhenne FOX tulee sanoista 'field oxidation' ja tarkoittaa vetyperoksidihapetusta kenttälaboratorio-oloissa.
Happamuuspotentiaalin arviointimenetelmiä kehitettiin
Happamuuspotentiaalia ja siihen liittyvää happamuusriskinarviointia varten hankkeessa tutkittiin useita menetelmiä, jotka perustuvat rikkipitoisuuteen, rikkispesiaatioon (eli rikin eri muotojen analysointiin), vetyperoksidihapetetun näytteen jatkoanalysointiin tai inkubaatioasiditeettiin (eli inkubaation jälkeen määritettyyn asiditeettiin). Tutkimustulosten perusteella menetelmien käytöstä ja soveltuvuudesta pystyttiin luomaan maalajikohtaiset suositukset.
Koulutustilaisuuksia ja video-ohjeita käytännön toimijoille
Hankkeen aikana happamista sulfaattimaista ja niiden tunnistamisesta viestittiin aktiivisesti. Hankkeessa kehitettyjä tunnistamis- ja riskiarviointimenetelmiä esiteltiin käytännön toimijoille koulutustilaisuuksia, joissa osanottajat harjoittelivat maasto-olosuhteissa maanäytteiden tunnistamista ja riskinarviointia pikamenetelmillä. Pikamenetelmistä kuvattiin myös video-ohje, jossa esitellään tunnistamisen ja riskinarvioinnin lisäksi myös sulfaattimaa-näytteenotto.
Loppuseminaari
Loppuseminaarin esitykset
Johdanto happamiin sulfaattimaihin
Tunnistus- ja riskinarviointimenetelmien kehitys hankkeessa
Tunnistus-hankkeen tulokset ja keskustelu
Koulutustilaisuuksien esitykset
Happamat sulfaattimaat ja niiden tunnistaminen -etäkoulutustilaisuus 7.9.2020
-
Tunnistus-hankkeen esittely (pdf), Mirkka Visuri, Suomen ympäristökeskus
-
CircVol-hankkeen esittely (pdf), Jaana Jarva, Geologian tutkimuskeskus
-
Happamat sulfaattimaat ja niiden tunnistaminen (pdf), Peter Österholm, Åbo Akademi
-
Case Välimaa ja Matalahti CircVol-projektissa – happamat sulfaattimaat kiertotaloushankkeissa (pdf), Timo Tarvainen, Geologian tutkimuskeskus
-
Kartoitus ja näytteenotto sulfaattimailla ja riskinhallinnan periaatteet sulfaattimailla (pdf)
, Jaakko Auri, Geologian tutkimuskeskus
-
Kenttädemon vaiheiden läpikäynti (pdf), Miriam Nystrand, Åbo Akademi
Lisätietoja
-
Mirkka Visuri, Projektipäällikkö, puh. 0295 251 829, etunimi.sukunimi@syke.fi
-
Raimo Ihme, Hankkeen vastuullinen johtaja, puh. 0295 251 207, etunimi.sukunimi@syke.fi