Vattenrådsdagarna i Lycksele 6-7 maj 2014
Sura sulfatjordar
Jan Åberg
●
Vad är sura sulfatjordar?
●
Hur ser problemen ut?
●
Ska vi göra något åt dem?
Sulfatjordarnas kretslopp
Svavel i havsvatten
Svavelsyra
i sötvatten
Sulfathaltiga
antropogena
sediment
Sulfidhaltiga
sediment
Gruvor
Dikning
Syrefria bottnar
Tektonik m.m.
Sedimentära
bergarter
två typer av sur sulfatjord
faktiskt sur sulfatjord
-oxiderad
-vanligen med pH-värden
under 4.
-eventuellt svart färginnehåll
har genom oxideringen
omvandlats till ljusgrå nyanser.
potentiellt sur sulfatjord
-ej oxiderad, pH omkring 7-8
-ofta svartfärgad i Norrland.
-ofärgade varianter finns särskilt
i sydligare delar av Sverige och
globalt sett.
Foto: Jan Åberg
Berör 2 miljarder människor globalt (Ljung 2009)
I de flesta länder nära havsnivån, men i Sverige och Finland upp till ca 100 meter över havet
Bild från föredrag vid internationella sulfatjordskonferensen (7IASSC) i Vasa 2012
Bildning i havet
i Sverige ~7500BP → NUTID
MIKROBIELL PROCESS
KOL + SVAVEL → VÄTESULFID ...
Humus, växtdelar etc.
2CH2O + SO42- → H2S + 2HCO3-
... + JÄRN → JÄRNSULFIDER ...
Fe2+ + H2S → FeS + 2H+
Fe2+ + HS- → Fe(SH)2 → FeS + H2S
FeS + H2S → FeS2 + H2
FeS + Sn2- → FeS2 + Sn-12-
→ forts nästa sida
Foto: Jan Åberg
Torrläggning
skapar
syra!
(landhöjningen dock inte ett problem,
vilket vi kommer till snart)
forts. från föregående sida
... + SYRE → FÄLLNINGAR + SVAVELSYRA
MIKROBIELLT KATALYSERAD REAKTION
8FeS + 18O2 + 20H2O → 8Fe(OH)3 + 16H+ + 8SO424FeS2 + 15O2 + 14H2O → 4Fe(OH)3 + 16H+ + 8SO42Foto: Abel Åberg
Landhöjning inget problem!
Onaturligt
●Idag sker oxidation
genom dikning/torrläggning
högt över nuvarande havsyta
(problem upp till ca 100 m.ö.h.)
L
SU
D
OR
TJ
FA
Naturligt
●Sulfatjord blir antigen
våtmark eller sjöbotten,
om den inte oxideras
och urlakas vid havet
Naturligt
●Max 1 cm oxidation/år,
av små ytor upphöjd havsbotten
●Bildad syra lakas ut
och buffras av havsvatten.
Hur ser problemen ut?
indikatorer
●
●
●
Kålabodaån i Ånäset. Foto: Jan Åberg
Avvikande färg
Artfattig
vegetation
Artfattig fauna
Robertsfors Golfbana. Foto: Jan Åberg
Bottenfaunan dör
Harrsjöbäcken får vatten från torrlagda Harrsjön (400ha sur sulfatjord)
Bäcken saknar i stort sett bottenfauna (bilden visar ett dike som mynnar i bäcken)
Foto: Jan Åberg
Slemfyllda gälhålor år 1933
Citat från Lövångersboken (Holm 1942), kopplat till massfiskdöden som
inträffade när sjön Gärdefjärden sänktes 1 meter år 1933.
Havet påverkas också
●
Större metallbelastning än finska industrin
Sundström m.fl. (2002), Svenska bidraget också troligen signifikant, men dock ännu ej kartlagt Erixon (2009)
●
Siken tvingas fly “sura plymer” även i havet
(Richard Hudd, muntl.)
●
Höga metallhalter i åmynningarnas sediment
(Yu mfl. 2012)
●
Många utslagna lekområden för havsfiskar
(bl.a. baserat på data från alla små kustvattendrag som indikerar biologiskt skadlig vattenkemi. Påverkade arter är
exempelvis havsöring, ål, flodnejonöga, lake, sik, abborre, gädda, mört, och id)
●
pH i ytvattnet räcker inte
som indikator på sur sulfatjord!
- ”myrvatten” har också lågt pH men
innehåller bara organiska syror och knappt
några giftiga metaller
Tranemyrtjärnen, Högforsån. Foto: Jan Åberg
●
Lågt pH + hög ledningsförmåga
→ stark indikation på sur sulfatjord
Västervikssjön.
(mS/m)
19x
260x
87x
Sulfat i närliggande trendsjöar och icke påverkade vattendrag: ~ 0,05 mekv/l
Tiden läker – men långsamt!
●
Halveringstiden för svavelurlakning efter dikning har
uppskattats till ca 30 år. MEN, hälften av ett uselt
tillstånd gör ingen större skillnad på biologin.
Det mesta dör ändå...
Giftighet
1 år
30 år
Acceptabel nivå?
60 år
Före
dikning
90 år 120 år?
tid
Fiskdöden utbredd i tid och rum
Rapporterad
fiskdöd
Dalkarlsån
(AC-län, 347 km )
Huvudfåran
(Åberg 2012)
2
1930-talet
1950-talet
därefter kraftigt
påverkat
Lövångerbygden 1860-talet
(AC-län, flertalet sjöar)
1910-talet
(Holm 1942)
1930-talet
1940-talet
Luleåvattendrag/ 1990-talet
Innerfjärdar
2000-talet
(Erixon 2009)
Västerbotten
(åtm. ett dokumenterat
fall, efter en sjösänkning)
2000-talet
Närmaste åren efter dikningar,
dör de vuxna stationära fiskarna.
De kan i vissa fall också fly
till bättre vattenkvalitet i havet, eller uppströms.
(Rapporterat från Lövånger av Holm 1942).
Vuxen fisk från havet försöker återkommande
vandra in och leka, men lyckas endast vissa år.
Tydliga glapp i årsklasserna eftersom yngel och
ägg är extra känsliga (Richard Hudd, muntl.).
Vissa arter klarar att vandra genom
påverkat vatten, för att nå
uppströms mindre påverkade lokaler
Tex. harr i Tvärån, nors i Vörå, mört i Dalkarlsån.
(nutida muntliga uppgifter)
Om naturen får ha sin gång...
●
Många sulfatjordar bildades 1950-1990
●
Dikningsföretagen underhålls med laglig rätt
●
Halveringstiden för urlakning (sulfat) ~30 år
●
Ekologisk acceptabel vattenkemi >100 år
→ god status år 2121 snarare än 2021
Vad kan man göra?
●
●
Sur sulfatjord finns
i 5% av Sveriges
jordbruksmark
(140 000 ha)
Störst miljörisk
i norra Sverige:
(Sohlenius 2011).
Resultat från inledande
provtagningvåren 2013:
Små kärnområden
av torrlagda sjöar/våtmarker
skapar stora ekologiska och
kemiska skador i vattnet
Merparten av åkrarna
innehåller troligen sur sulfatjord
men i sådan liten mängd att det
inte äventyrar god ekologisk och
kemisk status.
Vad händer om man kalkar?
Klockarbäcken, Umeå
Rudadammen, Dalkarlså
Metallerna som lösts upp vid lågt pH
fälls ut i kontakt med vatten från skalgrus.
Bottnarna draperas av metallfällningar.
Punkt 16, Dike till Högforsån
Oorganiskt Al minskar (tusentals? → ~100),
men troligen generellt sett höga totalhalter
av Mn, Cd, Zn m.fl. (pH omkr. 6-7)
(baserat på data från punkt 16, Högforsån)
Andra liknande vatten i Västerbotten (långt ifrån fullständig/heltäckande uppräkning):
Degernäsbäcken (Umeå), Ratuån (Bygdeå), Dismyrsjön (Rickleå) Lägdsjön/Sikån (Sikeå), Harrsjöbäcken (Bureå)
Foto: Jan Åberg
Gör hellre:
●
Kväv sulfatjorden!
- sjöhöjningar/våtmarksåtgärder
enda tänkbara på extensivt brukad mark (skogsmark)
- reglerad dränering
för värdefull åkermark (CATERMASS, bild t.v.)
- naturbetesmark, vattentåliga grödor m.fl. åtgärder
på övrig åkermark
●
Hämma bakterierna!
(PRECIKEM, bild t.v.)
- kemisk behandling i åkermarkernas spricksystem
för värdefull åkermark.
●
Stöd/uppmuntra innovation!
Bönder i Australien har uppfunnit smarta metoder - det borde vi också kunna!
●
Förebyggande arbete!
Svårare att laga ett trasigt ägg än att behålla ett helt
Övre bilden: CATERMASS-Söderfjärden.
Nedre bilden: PRECIKEM-Risöfladan.
Foto: Jan Åberg
Vad göra lokalt?
- exempel från projektet många bäckar små
●
Förstå avrinningsområdet
●
Gynna sig själv och vattnet?
●
Var borde vi börja?
(de irreversibla processerna, ekologiska trösklar / tipping points, och åtgärdernas hållbarhet)
●
Sedan tänker vi själva!
(tänk om kommunalrådet i Robertsfors har rätt; att man i dagsläget faktiskt inte har råd att underhålla infrastrukturen för det kommunala
vattnet; utan bara laga hålen som kommer allt oftare. Var leder det och hur värderar vi vårt ytvatten den trenden håller i sig?)
Referenser och vidareläsning
Ahlström, Johan. 2011. ”Åtgärdsplan 2010-2015 Försurning och kalkning”. Text. Åtkomstdatum September 6. http://www.lansstyrelsen.se/vasterbotten/Sv/publikationer/2011/Pages/atgardsplan-2010-2015-forsurning-och-kalkning.aspx.
Andersson, Kim. 2012. ”Varför multifunktionella våtmarker? En studie om våtmarksimplementering och aktörssamverkan i Sverige”. http://www.sei-international.org/publications?pid=2254.
Avenius, Joel. 2012. Sänkta sjöars inverkan på ytvatten i Västerbottens kustland : Samband mellan sänkningsnivåer och vattenkemi i sjöar på sulfidrika sedimentjordar . http://umu.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchId=1&pid=diva2:575429.
Bauer, Susanne, och Johan Ingri. 2012. Älvtransporterade spårmetaller till Bottenviken. Länsstyrelsen Norrbotten. Länsstyrelsen i Norrbotten.
Boman, Anton, Mats Åström, och Sören Fröjdö. 2008. ”Sulfur dynamics in boreal acid sulfate soils rich in metastable iron sulfide—The role of artificial drainage”. Chemical Geology 255 (1–2) (September 30): 68–77. doi:10.1016/j.chemgeo.2008.06.006.
Environment Protection and Heritage Council, och Natural Resource Management Ministerial Council. 2011. National guidance for the management of acid sulfate soils in inland aquatic ecosystems. Canberra, ATC.: Environment Protection and Heritage Council;
Natural Resource Management Ministerial Council. http://nrmonline.nrm.gov.au/catalog/mql:2464/.
Erixon, Peter. 2009. Klimatstyrda sulfidoxidationer som orsak till surhet och höga metallhalter i vattendrag i norra Sverige. Luleå: Avdelningen för geovetenskap, Institutionen för tillämpad kemi och geovetenskap, Luleå tekniska universitet.
http://pure.ltu.se/ws/fbspretrieve/2609873.
Filppa, Erika. 2012. Identification of areas of risk where sulfide sediments are oxidized due to groundwater drainage –Case study of five streams at the coast of Norrbotten, northern Sweden. Luleå: University of Lund.
Finska Jord- och skogsbruksministeriet, och Finska Miljöministeriet. 2011. Riktlinjer för minskning av olägenheterna från sura sulfatjordar fram till år 2020. Nationell strategi. Finska Jord- och skogsbruksministeriet, Finska Miljöministeriet.
http://www.mmm.fi/attachments/mmm/julkaisut/julkaisusarja/newfolder_62/5xB7gwWM5/mmmjulkaisu2011_2a.pdf.
Fältmarsch, Rasmus M., Mats E. Aström, och Kari-Matti Vuori. 2008. ”Environmental risks of metals mobilised from acid sulphate soils in Finland : a literature review”. Boreal environment research 13 (5): 444–456.
Holm, Carl. 1942a. ”Fiskar”. I Lövånger : en sockenbeskrivning under medverkan av flere fackmän. D. 1 , 166–186. Umeå ;
———. 1942b. Lövånger : en sockenbeskrivning under medverkan av flere fackmän. D. 1. Umeå ;
Holm, Gösta. 1949. Lövånger : en sockenbeskrivning under medverkan av flere fackmän. D. 2 . Umeå ;
Högbom, A.G. 1921. ”Om vitriolbildning i naturen såsom orsak till massdöd av fisk i våra insjöar.” Svensk FiskeriTidskrift Häfte 2: 41–51.
Kemikalieinspektionen. 2012. Samhällsekonomisk kostnad för frakturer orsakade av kadmiumintag via maten (Socio-economic costs of fractures caused by cadmium intake in food). PM. Sundbyberg.
https://www.kemi.se/Documents/Publikationer/Trycksaker/PM/PM_12_12_kadmium.pdf.
Ljung, Karin, Fiona Maley, Angus Cook, och Philip Weinstein. 2009. ”Acid sulfate soils and human health—A Millennium Ecosystem Assessment”. Environment International 35 (8) (November): 1234–1242. doi:10.1016/j.envint.2009.07.002.
Myrstener, Maria. 2012. Konduktivitet i vattendrag som indikator på sura sulfatjordar. http://umu.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchId=2&pid=diva2:570996.
Nordmyr, Linda, Peter Österholm, och Mats Åström. 2008. ”Estuarine behaviour of metal loads leached from coastal lowland acid sulphate soils”. Marine Environmental Research 66 (3) (September): 378–393. doi:10.1016/j.marenvres.2008.06.001.
Nystrand, M., och Peter Österholm. 2012. ”Metal speciation in an extreme acidic borela river system”. I , Guide 56:171. Geological survey of finland Guide 56. Vaasa, Finland: Geological survey of finland. http://arkisto.gtk.fi/op/op56/op_056.pdf.
Persson, Bo-Göran, och Klas Lundbergh. 1996. Undersökning av bottenfauna och vattenkemi i 17 vattendrag kring Rönnskärsverken. Skellefteå: Skellefteå kommun.
Roos, Marcus, och Mats Aström. 2006. ”Gulf of Bothnia receives high concentrations of potentially toxic metals from acid sulphate soils”. Boreal environment research 11 (5): 383–388.
Sammut, Jesmond, och Rebecca Lines-Kelly. 2000. An introduction to acid sulphate soils. Canberra: Natural Heritage Trust, Australian Seafood Industry Council.
Sohlenius, Gustav. 2011. Sulfidjordar och sura sulfatjordar - vad gör SGU? Uppsala: SGU. http://www.sgu.se/dokument/service_sgu_publ/SGU-rapport_2011-12.pdf.
Sundqvist, Mattias. 2009. Kustmynnande vattendrag i Västerbottens län - Bedömning av naturvärde och påverkansgrad. Meddelandeserien. Umeå: Länsstyrelsen i Västerbotten.
http://www.lansstyrelsen.se/vasterbotten/SiteCollectionDocuments/Sv/Publikationer/2009/Kustmynnande%20vattendrag%20i%20V%C3%A4sterbottens%20l%C3%A4n.pdf.
Sundström, Robert, Mats Åström, och Peter Österholm. 2002. ”Comparison of the Metal Content in Acid Sulfate Soil Runoff and Industrial Effluents in Finland”. Environmental Science & Technology 36 (20) (Oktober 1): 4269–4272. doi:10.1021/es020022g.
UNEP. 2012. Issues for the 21st Century: Result of the UNEP Foresight Process on Emerging Environmental Issues. Nairobi, Kenya: United Nations Environment Programme (UNEP). http://www.unep.org/publications/ebooks/foresightreport/.
Vattenmyndigheten. 2010. Åtgärdsprogram Bottenvikens vattendistrikt. Länsstyrelsens rapportserie. Vattenmyndigheten i Bottenvikens vattendistrikt. http://www.vattenmyndigheterna.se/.
Åberg, Jan. 2012a. Högforsån - ett kustnära småvatten som undersökts för att finna förslag på åtgärder som minskar negativa effekter av sura sulfatjordar. Arbetsrapport. Länsstyrelsen i Västerbotten.
———. 2012b. Dalkarlsån - fiskdöd, fiskliv och vattenvård. Robertsfors kommun. http://janaberg.se/dalkarlsan/.
Österholm, Peter, Markku Yli-Halla, och Peter Edén, red. 2012. 7th International Acid Sulfate Soil Conference in Vaasa, Finland 2012 - Towards Harmony between Land Use and the Environment. Vol Guide 56. Geological Survey of Finland.
http://arkisto.gtk.fi/op/op56/op_056.pdf.
Österholm, Peter, och M. Åström. 2004. ”Quantification of current and future leaching of sulfur and metals from Boreal acid sulfate soils, western Finland”. Soil Research 42 (6): 547–551.
