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.