Pohjaveden korkeuden vaikutus happaman sulfaattimaan ominaisuuksiin ja maan huokosveden koostumukseen
Avainsanat:
hapan sulfaattimaa, lysimetri, huokosvesi, veden laatu, ruokohelpiAbstrakti
Happamilta sulfaattimailta purkautuva valumavesi on hapanta ja se sisältää haitallisen korkeita alumiini- ja raskasmetallipitoisuuksia. Nämä valumavedet ovat huonontaneet purkuvesistöjensä veden laatua. Veden happamuuteen ovat syynä maassa olevien sulfidien hapettumisessa vapautuvat protonit. Runsas protonien määrä edistää mineraalien rapautumista ja vapauttaa niissä olevia metalleja, jotka happamissa oloissa pysyvät liukoisina ja huuhtoutuvat vesistöön. Eräs ratkaisu valumaveden laadun parantamiseen on estää sulfidien hapettuminen pitämällä niitä sisältävät maakerrokset pohjaveden pinnan alla.
Pohjaveden korkeuden vaikutusta happamien sulfaattimaiden huokosveden laatuun tutkitaan Helsingin yliopistossa kesällä 2008 aloitetussa vuoden 2010 loppuun kestävässä lysimetrikokeessa. Kokeessa selvitetään maan kyllästymisen aiheuttamia muutoksia happamalta sulfaattimaalta otettujen maamonoliittien eri kerroksissa. Kokeessa pohjavettä pidetään joko korkealla (pohjavesi 20 cm syvyydellä) tai matalalla (pohjavesi 65 cm syvyydellä). Matalalla pohjavedellä simuloidaan normaalia kuivatusta ja korkealla pohjavedellä keinotekoisesti lähelle maan pintaa nostettua pohjavettä. Kymmenestä lysimetristä kahdeksassa kasvatetaan kosteita oloja sietävää ruokohelpiä ja kaksi on kasvitonta.
Kokeen ensimmäisenä vuonna korkea pohjavesi vähensi kasvillisen maan happamuutta horisonteissa B ja BC, kun veden alle joutuneet kerrokset pelkistyivät. Kun pohjavesi pidettiin matalalla, nämä kerrokset pysyivät hapettuneina. Veden kyllästämien kerrosten huokosveden alumiinipitoisuudet olivat alle kymmenesosa hapettuneiden kerrosten pitoisuuksista. Kun pohjavesi oli korkealla, raskasmetallien (Ni-, Co- ja Zn) pitoisuudet BC-kerroksessa olivat pienempiä kuin pohjaveden ollessa matalalla. Matalan pohjaveden koejäsenessä huokosveden alumiinipitoisuudet (150 mg l-1) ja Ni-, Co- ja Zn–pitoisuudet olivat yli viisinkertaisia salaoja- tai jokivesissä mitattuihin pitoisuuksiin verrattuna.
Korkean pohjaveden aiheuttaman pelkistymisen seurauksena huokosveden raudan pitoisuudet kohosivat B-kerroksessa suuriksi (450 mg l-1). Vastaavaa raudan määrän lisääntymistä huokosvedessä ei todettu kasvittomissa lysimetreissä. Syynä kasvillisen maan huokosveden suuriin rautapitoisuuksiin olivat todennäköisesti ruokohelven juuriston huokosveteen tuottamat orgaaniset hiiliyhdisteet, jotka toimivat rautaa pelkistävien mikrobien substraattina ja muodostivat liuenneen raudan kanssa orgaanisia yhdisteitä. Kokeen tulosten perusteella laskettiin huokosveden orgaanisten rautayhdisteiden osuudeksi yli puolet huokosveden kokonaisraudasta tässä kerroksessa.
