Hienojakoisten maanäytteiden inkuboinnit 2017-2019
Hienojakoisten maanäytteiden inkuboinnit 2017-2019
Projektin tavoitteena oli laboratoriomittakaavassa arvioida erittäin hienojakoisen kalkkikivijauheen (Nordkalkin tuotteet C2, jonka hiukkaskoko 2,5 µm sekä EnrichBio, jonka hiukkaskoko 0,3 µm) sekä elektroninluovuttajan (kuten hienojakoinen turve ja sen hajoamistuotteet) geokemiallinen ja mikrobiologinen vaikutus happamiin sulfaattimaihin sekä runsashappisissa että hapettomissa oloissa.
Kokeissa käytetyt maanäytteet otettiin huhtikuussa 2017 Risöfladanilta koekentän vierestä työntämällä halkaisijaltaan 15 cm näytteenottoputki kaivinkoneella 1,5 m syvyyteen (kuva 1). Inkubaatiokokeisiin maa otettiin 75–90 cm syvyydeltä. Kukin käsittely toistettiin kolmella eri näytteellä, jotka oli otettu muutaman metrin välein.
Projektissa sekoitettiin happaman sulfaattimaan kuiva-ainetta kohti manuaalisesti 1) 1 % erittäin hienojakoista kalkkikiveä (EnrichBio), 2) 1 % H1-laadun *1 turvetta ja 1 % hienojakoista kalkkikiveä (C2), 3) 1 % H5-laadun turvetta ja 1 % hienojakoista kalkkikiveä (C2), 4) 0,1 % natriumasetaattia, 5) 0,1 % natriumlaktaattia. Vertailunäytteenä käytettiin käsittelemätöntä hapanta sulfaattimaata. Hapen vaikutuksen selvittämiseksi kaikki näytteet valmistettiin sekä hapettomissa oloissa että runsashappisissa oloissa.
Käsiteltyjä näytteitä säilytettiin (inkuboitiin) 10 viikkoa pimeässä lämpötilassa 10 oC. Kymmenen viikon inkuboinnin jälkeen geokemiallisia analyysejä varten otetuista näytteistä mitattiin pH ja ne pakastettiin –20 oC lämpötilassa. Sulatetuista näytteistä analysoitiin rikin ja raudan esiintymismuodot ja eräiden metallien pitoisuudet.
Mikrobiologisia analyysejä varten eristettiin maanäytteistä uutetuista ehjistä bakteerisoluista DNA. Eristetystä DNA:sta PCR-monistetttiiin *2 16S rRNA -geeni, jota käytetään bakteerien identifiointiin. PCR-monistuksen jälkeen näytteet lähetettiin sekvensoitaviksi, jonka jälkeen sekvensointidata analysoitiin käsiteltyjen ja käsittelemättömien maanäytteiden bakteeripopulaatioiden identifioimiseksi. Yhdistetty geokemiallinen ja sekvensointidata julkaistiin Soil Ecology Letters -tiedelehden artikkelissa Biodegraded peat and ultrafine calcium carbonate result in retained metals and higher microbial diversities in boreal acid sulfate soil.
Johtopäätöksenä voidaan todeta, että EnrichBio-kalkkikivijauheen lisääminen nosti happaman sulfaattimaan pH-arvoa ja näytti inaktivoivan asidofiilisiä bakteereja, mutta rautaa ja rikkiä pelkistävien bakteerien aktiivisuuden ei havaittu nousevan. Mikrobiologinen diversiteetti ja metallien sitoutuminen kasvoivat lisättäessä orgaanista ainetta yhdessä C2-kalkkikivijauheen kanssa, vaikka happoa sietävät ja asidofiiliset mikrobit edelleenkin dominoivat. Lisättäessä orgaanista materiaalia voitiin identifioida vähäinen määrä rautaa pelkistäviä mikrobeja, mikä osoittaa, että tutkimuksessa käytettyä turvetta voidaan käyttää rautaa pelkistävien mikrobien reaktivointiin happamilla sulfaattimailla. Projektin tulokset olivat hyödyksi suunniteltaessa suuren mittakaavan kokeita.
*1 H kertoo turvemateriaalin biologisen hajoamisen asteen von Postin asteikolla. H1 on jossain määrin hajonnutta ja H10 täysin hajonnutta turvemateriaalia.
*2 PCR on akronyymi termistä polymerase chain reaction, polymeraasiketjureaktio. Kyseessä on geenitekniikan menetelmä, jossa tiettyä DNA-jaksoa monistetaan eksponentiaalisesti.
