HAPPAMAT SULFAATTIMAAT

Vuosituhansia sitten (7500 –1500 eKr) Pohjanmaalla lainehti nykyistä Itämerta suurempi, lämpimämpi, suolaisempi ja rehevämpi Litorinameri.

Olosuhteet olivat suotuisat biologiselle tuotannolle ja mikrobitoiminnalle, jonka seurauksena merivedessä sulfaattimuodossa oleva rikki pelkistyi vähähappisessa tai hapettomassa pohjasedimentissä sulfidimuotoon ja saostui Litorinameren pohjaan metallisulfideina, esimerkiksi pyriittinä, FeS2. Jääkauden jälkeisen maankohoamisen myötä nämä sulfidipitoiset sedimentit ovat nousseet merenpinnan yläpuolelle ja Pohjanmaalla niitä tavataan 60 metrin korkeuskäyrälle asti. Niin kauan kun sulfidikerrokset pysyvät häiriintymättöminä pohjaveden pinnan alapuolella, ne ovat neutraaleja eivätkä aiheuta haittaa ympäristölleen. Kun pohjaveden pinta laskee ja sulfidipitoiset sedimentit altistuvat ilman hapelle, sulfidit hapettuvat, muodostuu rikkihappoa ja happamia sulfaattimaita. Yksinkertaistaen ilmiötä voidaan kuvata reaktiolla

4FeS2 + 15O2 + 14H2O → 4Fe(OH)3 + 8SO42- + 16H+

Maaperätieteessä hapettumattomia, pohjaveden-pinnan alapuolella, olevia sulfidikerroksia kutsutaan potentiaalisiksi happamiksi sulfaattimaiksi ja ylempänä olevia hapettuneita kerroksia aktiivisiksi happamiksi sulfaattimaiksi.

Suomessa happamia sulfaattimaita on erityisesti länsirannikolla tuhansia neliökilometrejä ja esiintymät ovat Euroopan laajimmat. Niitä esiintyy myös muualla Itämeren ympäristössä, erityisesti Ruotsissa. Itämeren ympäristön lisäksi happamia sulfaattimaita esiintyy Kaakkois-Aasiassa, Länsi-Afrikassa, Karibian alueella sekä Australiassa, jossa niihin on kiinnitetty eniten huomiota.

Pelkästään maankohoamisella ei juurikaan ole merkitystä happamoitumisongelmaan, vaan se on seurausta maan kuivattamisesta. Maankohoamisen seurauksena Pohjanmaan rannikkoalueen kaltevuus pienenee aiheuttaen maiden vettymistä ja jokisuistojen madaltumista. Nykyaikainen viljelytekniikka edellyttää maaperän tehokasta kuivatusta ja tulvasuojelu jokisuistojen ruoppausta, joten kuivatustarve on jatkuva ja potentiaalisia happamia sulfaattimaita muuttuu jatkuvasti aktiivisiksi happamiksi sulfaattimaiksi. Kun huonosti vettä läpäisevä sulfidisavikerros kuivuu, savi kutistuu ja siihen muodostuu säröjä ja halkeamia. Näiden ansiosta kerroksesta tulee hyvin vettä läpäisevä ja helposti keväisin kuivatettava. Säröjen ja halkeamien muodostama verkosto mahdollistaa myös ilman hapen tunkeutumisen maaperään kuivien kesäkuukausien aikana, jolloin pohjavedenpinta on alhaalla.




 

Varsinaista hapontuottoa suurempi ongelma on happamiin valumavesiin maaperästä liukenevat metallit, erityisesti alumiini, mutta myös eräät haitalliset raskasmetallit kuten kadmium ja nikkeli. Hapan metallipitoinen valunta aiheuttaa vastaanottavissa vesistöissä haitallisia vaikutuksia kuten kalakuolemia valumavesiin liuenneen alumiinin saostuessa kalojen kiduksiin alumiinihydroksidina. Ensimmäinen kirjallinen dokumentti kalakuolemista on Kyrönjoelta vuodelta 1834 ja viime aikoina pahoja kalakuolemia länsirannikolla on sattunut noin kymmenen vuoden välein, viimeksi 1996 sekä syksyllä 2006 ja keväällä 2007. Yksinkertaistaen voidaan todeta kuivan kesän ja märän syksyn aiheuttavan otolliset olosuhteet happamoitumiselle. Kuivan kesän aikana pohjaveden pinta laskee, ilman happi pääsee reagoimaan sulfidien kanssa ja märkä syksy huuhtoo muodostuneen happamuuden vesistöihin liuottaen metalleja valumavesiin.

Happamista sulfaattimaista on arvioitu huuhtoutuvan haitallisia metalleja vesistöihin enemmän kuin kaikista Suomen teollisista jätevesistä yhteensä. Ongelma on suurin Pohjanmaalla, jossa on arvioitu noin kolmenkymmenen 60 metrin korkeuskäyrän alapuolella sijaitsevan jokivesistön kärsivän happamien sulfaattimaiden kuivatuksen aiheuttamista ongelmista. Vesienhoitotoimenpiteistä huolimatta näissä vesistöissä ei ole saavutettu kemiallisesti eikä ekologisesti hyvää tilaa happamuuden ja eräiden metallien, kuten kadmiumin ja nikkelin, korkeiden pitoisuuksien takia.


 


Happamat sulfaattimaat kartta (Geologinen tutkimuskeskus)