Happamien sulfaattimaiden metallikuormitus laajalle levinnyttä Vaasan saaristossa

Happamien sulfaattimaiden kuormituksesta Suomen merialueilla todettiin kohonneita metallipitoisuuksia sedimentissä yli 25 kilometrin etäisyydellä jokisuista. Vaasan saaristossa mitatut metallipitoisuudet ylittivät vakavaan haittaan eliöstölle viittaavat raja-arvot. Metallit kulkeutuvat kauas merelle mahdollisesti keveisiin orgaanisiin hiukkasiin kiinnittyneinä.

Happamien sulfaattimaiden kuormituksen levinneisyyttä merialueilla, ja mahdollisia haittavaikutuksia eliöstölle, on tutkittu ensimmäistä kertaa Suomessa Vaasan saaristossa. Vuosien 2016–2018 aikana Geologian tutkimuskeskuksen tutkimusalus Geomarilla tehtiin merenpohjan seismoakustisia luotauksia ja otettiin 9 sedimenttinäytesarjaa Vaasan edustalta avomerelle ulottuvalla alueella. Sedimenttinäytesarjat ajoitettiin Cs-menetelmällä, ja niistä määritettiin alkuaineiden kokonaispitoisuudet ja mineraaliaineksen raekokojakauma. Vaasan edustalle laskevat Laihianjoki ja Sulvanjoki ovat happamien sulfaattimaiden eniten kuormittamien jokien joukossa Suomessa.

Tutkimuksen mukaan Vaasan saariston sedimentit ovat voimakkaasti rikastuneet tyypillisesti happamilta sulfaattimailta jokivirtaamien mukana kulkeutuvista metalleista kadmium, koboltti, kupari, mangaani, nikkeli ja sinkki. Metallipitoisuudet saariston sedimenteissä kohoavat 1960- ja 1970-luvuilla, joka oli voimakasta ojittamisen aikaa Vaasan seudulla. Kuormituksen kasvu päättyi 1980-luvulla, mutta metallipitoisuudet eivät ole juurikaan laskeneet sen jälkeen.

Metallipitoisuudet ylittävät tausta-arvot yli 25 kilometrin etäisyydelle saakka jokisuista. Ekotoksisuuden riskiraja-arvot ERM ja PEL ylittyvät sinkin osalta 12 kilometrin etäisyydellä jokisuista, osoittaen todennäköisiä vakavia haittavaikutuksia eliöstölle. Metallipitoisuudet 12 kilometrin etäisyydelle asti ylittävät myös sedimenttien ruoppaus- ja läjitysohjeen meriläjitykseen kelpaamattoman aineksen raja-arvon.

Metallien kulkeutumistapa näin kauas merelle jäi vielä osittain selvittämättä. Aiemmin mangaanin on ajateltu ohjaavan metallien kulkeutumista, sillä se saostuu merellä muodostaen Mn-hydroksidihiukkasia, joiden pinnoille muut metalli-ionit kiinnittyvät vajoten merenpohjaan. Tutkimuksessa kuitenkin ilmeni, että mangaanipitoisuudet olivat koholla vain runsaan 12 kilometrin etäisyydelle saakka joista, joten kadmiumin, koboltin, kuparin, nikkelin ja sinkin kulkeutumiselle yli 25 kilometrin päähän täytyy olla jokin toinen selitys. Kyseisillä metalleilla todettiin merkitsevä tilastollinen yhteys 2–6 µm kokoisiin sedimenttirakeisiin.

Myös ravinteilla hiili ja typpi todettiin merkitsevä tilastollinen yhteys samaan raekokoluokkaan. On siis mahdollista, että jokien happamilta sulfaattimailta kuljettamat metallit kiinnittyvät pääosin orgaanisesta aineksesta koostuviin hiukkasryppäisiin (organic aggregates), joita saostuu jokiveden ja meriveden sekoittumisvyöhykkeessä jokisuissa, ja joiden mukana metallit kulkeutuvat kauas merelle.

Tutkimus on osa Suomen Akatemian Strategisen tutkimuksen neuvoston rahoittamaa SmartSea-hanketta.

Lisätietoja

Erikoistutkija Joonas Virtasalo, Merigeologia, joonas.virtasalo@gtk.fi

Alkuperäinen tutkimusartikkeli

Virtasalo, Joonas J; Österholm, Peter; Kotilainen, Aarno T; Åström, Mats E (2020): Enrichment of trace metals from acid sulphate soils in sediments of the Kvarken Archipelago, eastern Gulf of Bothnia, Baltic Sea. Biogeosciences.

Sinkin kokonaispitoisuuksien mediaaniarvot vuonna 1986 ja sen jälkeen kerrostuneissa sedimenteissä (yläkuva) ja ennen vuotta 1960 kerrostuneissa sedimenteissä (alakuva) näytesarjojen ottopaikoilla. Kirkkaanpunaisten pallojen koko on suhteutettu metallipitoisuuksiin. Niiden sisällä olevat tummat pallot kuvastavat taustapitoisuutta, joka on laskettu neljän avomereltä otetun näytesarjan (MGGN-2018-29, MGGN-2018-30, MGGN-2018-31, MGGN-2018-32) vuotta 1960 vanhempien sedimenttien pitoisuuksien keskiarvona. Laihianjoki ja Sulvanjoki laskevat Vaasan kaupunginlahteen kuvien oikeassa alakulmassa. Merikortti S-57 Liikennevirasto 2017.