Happamat sulfaattimaat

Kuva: Muinaisrannat. Geologian tutkimuskeskus.

Happamien sulfaattimaiden kehittyminen

Happamat sulfaattimaat ovat syntyneet litorinakauden aikana meren pohjassa jääkauden jälkeen 7 500–4000 vuotta sitten, jolloin Suomi oli länsirannikon osalta veden peitossa.

Litorinameren aikakausi, joka vallitsi 7500-4000 vuotta sitten, mikä näkyy kuvassa keskisinisellä. Tummansininen väri kuvaa Baltian jääjärven aikakautta 13 000-11 600 vuotta sitten.

Kehittyminen merenpohjassa

Kun bakteerit hajottivat kuollutta orgaanista ainesta, kuten ennen jääkautta syntynyttä kasvillisuutta ja kuolleita merieliöitä, ne kuluttivat samalla happea, muuttaen merenpohjassa olosuhteet siten, että vähähappisissa olosuhteissa pohjasedimentin rikki ja rauta muodostivat rautasulfidisaostumia. Muodostumat säilyivät maaperässä maankohoamisesta huolimatta ja nousivat maan kohoamisen myötä kuivalle maalle. Rannikkoalueiden maaperä on noussut happamien sulfiittimaiden syntykaudesta n. 100 metriä ja jatkaa kohoamistaan edelleen.

Happamien sulfiittimaiden muodostuminen Litorinameren aikakaudella. Kuva: Mari Lakela (2023). Kuva piirretty mukaillen Wikström J. (2019).

Happamien sulfaattimaiden tunnistaminen

Rautasulfidi antaa happamalle sulfiittimaalle tumman värin, joka on hapettomassa tilassa pohjaveden alapuolella tumman harmaata tai mustaa, ja siinä voi olla punaisenruskeita rautasaostumia. Siitä voi myös erottaa rikkivedyn tuoksun. Pohjaveden yläpuolella tumma väri haalenee vaaleanharmaaksi ja rikkivedyn tuoksu katoaa.

Pelkän värin perusteella potentiaalisia happamia sulfaattimaita on vaikea tunnistaa, sillä se voi sekoittua toisiin karkeisiin maalajeihin ja pyriittimuodostumiin, jonka vuoksi maalaji on hyvä todentaa laboratoriomenetelmin kenttälaboratoriossa tai lähettämällä maanäyte ulkoiseen laboratorioon.

Hapan sulfaattimaa on väriltään tummaa pohjaveden pinnan alapuolella ja sen väri haalenee pohjavedenpinnan alapuolella. Kuva: Jaakko Auri/ Geologian tutkimuskeskus (2019).

Happamien sulfaattimaiden esiintymät

Tutkimuksissa on todettu, että Suomen happamien sulfaattimaiden esiintymät ovat Euroopan laajimmat. Etenkin Merenkurkun ja Perämeren alueilla esiintymiä on runsaasti. Esiintymiä on etenkin rannikkoalueilla merenlahdissa, jokisuistoissa, pelto- ja suoalueilla sekä soistuneiden metsien alueilla.

Riski esiintymille on suurempi sellaisilla alueilla, joiden maaperä on silttiä ja savea. Turve- ja hiekka-alueilla happamat sulfaattimaat löytyvät hieman maanpinnan alapuolelta. Myös laskettujen ja kuivatettujen järvien yhteydessä muodostumat ovat yleisiä.

Oulujoen-Iijoen vesienhoitoalueella happamia sulfaattimaita (punainen väri) esiintyy etenkin Oulunseudulla ja Siikajoen varrella sekä sisämaassa alueilla, joissa on mustaliuske-esiintymiä. Mustaliuske (violetti väri) on kivilaji, joka on syntynyt meren pohjaan kerrostuneesta liejusta kaksi miljardia vuotta sitten. Sen aiheuttamat ongelmat ympäristöön ovat samankaltaisia happamiin sulfaattimaihin verratessa. Eniten mustaliuske-esiintymiä on havaittu olevan Kainuun alueella, Oulujoen varrella Muhoksella sekä Sanginjoella sekä Kiiminkijoen alaosassa. Lisäksi esiintymiä on havaittu Kalimenojan, Siikajoen ja Kalajoen valuma-alueilla sekä Raahessa ja Kuusamossa. Suomen tunnetuin mustaliuskealue sijaitsee Talvivaarassa.

Happamien sulfaattimaiden ongelmat

Ihmisten tekemien kuivatustoimien, kuten pelto-, metsä- ja suo-ojitusten, turvetuotannon, ruoppausten sekä rakentamisen myötä happamista sulfaattimaista aiheutuu päästöjä, jotka vaikuttavat heikentävästi niin pohja-, kuin pintavesistöihinkin. Happamista sulfaattimaista ole ongelmaa ympäristölle, jos ne saavat olla koskemattomina hapettomassa tilassa pohjaveden pinnan alapuolella, jolloin ne ovat kemiallisesti vakaassa ja neutraalissa tilassa (pH 6-7).

Ongelmia vesistöjen ekologiseen- ja kemialliseen tilaan pääsee syntymään, kun maankuivatuksen yhteydessä pohjaveden pinnan korkeus laskee ja sulfiittisaostumat pääsevät kosketuksiin hapen kanssa. Tämän seurauksena muodostuu rikkihappoa, joka saa maaperän metallit, kuten alumiinin, raudan ja raskasmetallit liukenemaan. Lisäksi muodostuu happamia aineita ja maan happamuus (pH) laskee. Liuenneet metallit ja muut yhdisteet varastoituvat maaperään, jotka huuhtoutuvat sade- ja tulvavesien mukana vesistöihin. Lisäksi maaperä happamoituu kesän aikana luonnostaan, kun pohjaveden pinta on matalalla. Suurten syys- ja kevätsadantojen sekä tulvien aikaan happamuus ja liuenneet metallit lähtevät liikkeelle maaperästä ympäristöön.

Kun stabiilissa tilassa oleva hapan sulfiittimaa on ojan kaivamisen myötä kosketuksissa hapen kanssa, syntyy rikkihappoa, sulfaatteja ja maa happanee. Samalla maaperään varastoituu erilaisia metalleja (Al= alumiini, Cd= kadmium, Zn= sinkki). Kuva: Mari Lakela (2023). Kuva piirretty mukaillen Wikström J. (2019).

Maaperään sitoutuneet metallit ja sulfidit lähtevät liikeelle sateen ja tulvavesien mukana saaden veden happamoitumaan. Kuva: Mari Lakela (2023). Kuva piirretty mukaillen Wikström J. (2019).

Ruutana (Carassius carassius) on yksi harvoista lajeista, jotka selviytyvät happamoituneissa vesistöissä, jonka vuoksi niitä pidetään indikaattorilajina rehevöityneitä vesistöjä kunnostettaessa. Kuva: Laji.fi.

Happamien sulfaattimaiden päästöt voivat vaikuttaa kohtalokkaasti vesistöihin ja siellä eläviin eliöihin, aiheuttaen esimerkiksi kalakuolemia. Happamuus ja suuret metallipitoisuudet voivat vaikuttaa myös pohjaeläinten kehitykseen ja aiheuttaa niissä epämuodostumia. Monimuotoisuus vaarantuu, sillä vain pieni määrä eliöitä pystyy elämään happamissa vesistöissä, jolloin koko vesistön ekosysteemi voi muuttua. Myös pohjavesi voi saastua käyttökelvottomaksi, kun sen metallipitoisuus nousee päästöjen myötä.

Päästöt aiheuttavat haittoja myös maa- ja metsätaloudessa: mikäli maaperästä halutaan saada viljelylle sopivaa, sitä täytyy kalkita runsaasti. Metsätaloudessa taimille voi aiheutua kasvuhäiriöitä. Happamalla sulfaattimaalla maaperä sortuu helposti esimerkiksi kaivantojen reunoilta ja hapan maa syövyttää teräksisiä rakenteita. On todettu, että valuma-alueella ei tarvitse olla kuin muutama prosentti happaima sulfaattimaita, ja pintavesien tila voi olla vaarassa. Ilmastonmuutoksen myötä nämä ongelmat voivat vain pahentua.

Lue lisää, miten toimia happamilla sulfaattimailla: