Happamien sulfaattimaiden vaikutus Etelä-Pohjanmaan puro- ja ojavesien laatuun

Pääsääntöisesti maaperän keinotekoisen kuivattamisen seurauksena muodostuneet happamat sulfaattimaat ovat ympäristön kannalta erittäin ongelmallinen maaperätyyppi. Niiden ongelmallisuus johtuu sulfaattialueiden maaperässä esiintyvistä rautasulfideista, jotka vapauttavat hapettuessaan maaperään sulfaattia. Kun sulfaatti liukenee maaperän veteen, muodostuu hyvin hapanta rikkihappoa. Maaperän lisääntynyt happamuus liuottaa maaperästä runsaasti eri metalleja, joilla voi etenkin voimakkaaseen happamuuteen yhdistettynä olla hyvin haitallisia vaikutuksia esimerkiksi vesistöjen ekologiselle tilalle, ja akvaattisille eliöille. Sulfaattimailta huuhtoutuu happamuutta ja metalleja kuitenkin hyvin episodimaisesti, tyypillisesti korkean valunnan aikaan, syksyisin ja keväisin. Tämän seurauksena sulfaattimaiden aiheuttamat vesistövaikutukset vaihtelevat ajallisesti hyvin paljon. Jos sulfidipitoisia maaperäkerroksia ei alun perin kuivatettaisi, eivät maaperän rautasulfidit hapettuisi, eikä happamia sulfaattimaita tai niiden aiheuttamia ympäristöongelmia muodostuisi.

Tämä tutkimus toteutettiin Etelä-Pohjanmaan alueelta, valuma-alueiltaan pääsääntöisesti joko osittain tai kokonaan mahdollisilta sulfaattimaa-alueilta sijainneista ojista ja puroista vuonna 2019 kerättyjen vesinäytteiden ja mitattujen veden fyysiskemiallisten suureiden pohjalta. Tutkimuksessa oli 42 näytepistettä, joille rajattiin valuma-alueet 10×10 metrin korkeusmalliin perustuen. Tilastollisessa tarkastelussa pyrittiin selittämään tutkittujen näyteuomien pH-arvon ja sinkin pitoisuuksien vaihtelua GLM-mallien ja korrelaatiopohjaisen tarkastelun avulla, etenkin tutkittujen valuma-alueiden eri maankäyttömuotojen, ojitusmuotojen ja sulfaattimaiden esiintymistodennäköisyyden näkökulmasta. Tutkimuksessa tarkasteltiin myös mitattujen vedenlaadun muuttujien selittävyyttä pH-arvon ja sinkin pitoisuuksien suhteen. Lisäksi tutkimuksessa kartoitettiin tutkituilta valuma-alueilta vapautuneen happamuuden voimakkuutta ja metallien pitoisuuksia, ja selvitettiin pH-arvon kykyä selittää 14 eri metallin pitoisuuksien vaihtelua GLM-mallien avulla.

Tutkimuksessa havaittiin, että tutkituilta valuma-alueilta vapautui tiettyjä metalleja (Fe, Mn, Zn, Ni, Co) korkeina pitoisuuksina, ja joidenkin tutkittujen uomien vesi oli myös hyvin hapanta (pH 3–4). GLM-mallinnuksessa eri maankäyttömuuttujat, ojitusmuodot ja sulfaattimaan esiintymisen todennäköisyys selittivät kuitenkin vain pienen osan pH-arvon vaihtelusta, kun taas veden sähkönjohtavuuden ja liuenneen aineksen pitoisuuden tilastollisesti hyvin merkitsevä kyky (p < 0,001) selittää pH-arvon vaihtelua viittasi sulfaattiperäiseen kuormitukseen tutkituilla valuma-alueilla. Sinkin pitoisuuksien vaihtelua pystyttiin selittämään pääosin vahvemmin kuin pH-arvon vaihtelua, mutta tulokseen vaikutti sinkille ennen GLM-mallinnusta suoritettu logaritmimuunnos. Sinkin pitoisuuksien vaihtelua selittivät parhaiten valuma-alueen muuttujista peltojen ja suuren/kohtalaisen todennäköisyyden sulfaattimaiden osuus valuma-alueen pinta-alasta, sekä salaojien määrä. Vedenlaadun muuttujista sinkin vaihtelua selittivät parhaiten liuenneen aineksen pitoisuus, veden pH-arvo ja sähkönjohtavuus, mikä osoitti sinkin korkeiden pitoisuuksien olleen sulfaattiperäisen happamuuden mobilisoimia. pH-arvon vaihtelulla voitiin myös selittää suuri osuus tutkimuksessa tarkasteltujen 14 eri metallin pitoisuuksien vaihtelusta, ja molybdeenia lukuun ottamatta kaikkien tutkimuksessa tarkasteltujen metallien pitoisuudet kasvoivat pH-arvon laskiessa.

Tutkimuksen tulokset osoittivat selkeän yhteyden sulfaattimaiden aiheuttaman happamuuden ja metallipitoisuuksien välillä Etelä-Pohjanmaan sulfaattialueilla sijaitsevissa uomissa. Vaikka pH-arvon tai sinkin pitoisuuksien vaihtelusta ei voitu selittää suurta osuutta valuma-alueen muuttujilla, viittasivat tulokset sulfaattiperäiseen kuormitukseen ja siihen, että etenkin pohjaveden pinnan tasoa laskeva salaojitus ja peltojen osuus valuma-alueesta kasvattivat happaman ja metallipitoisen huuhtouman määrää. Tulokset korostavat happamien sulfaattimaiden aiheuttamaa kuormitusta ja niistä seuraavien ympäristövaikutusten merkitystä vesistöille ja niiden ekologiselle tilalle. Kokonaisuudessaan tutkimuksen tulokset tuovat esiin tarvetta löytää sulfaattialueiden viljelyyn kestäviä ratkaisuja, jotka voisivat rajoittaa sulfaattiperäisen kuormituksen muodostumista ja edistää vesiekosysteemien terveyttä ja ekologista tasapainoa.