Projekt: Nya rekommendationer för att bemästra sur sulfatjord
En nationell kartering av geokemiska och mikrobiologiska karaktärsdrag och risker med sur sulfatjord
Fakta om projektet
Titel
Nya rekommendationer för att bemästra sur sulfatjord
Projektledare
Professor Mats Åström
Övriga projektmedlemmar vid Linnéuniversitetet
Professor Mark Dopson, Linnéuniversitetet
Doktorand Alexandra Nyman, Linnéuniversitetet
Doktorand Anders Johnson, Linnéuniversitetet
Forskare Changxun Yu, Linnéuniversitetet
Deltagande organisationer
Linnéuniversitetet
Yrkeshögskolan Novia, Finlan
Sveriges Geologiska Undersökning (Dr Gustav Sohlenius, Dr Marina Becher)
Finansiär
Naturvårdsverket
Länk till mer info på: Naturvårdsverket
Tidsplan
2020-2024
Ämne
Miljövetenskap, institutionen för biologi och miljö, fakulteten för hälso- och livsvetenskap
Forskargrupp
Miljögeokemi
Mer om projektet
Bakgrund och problematik
Sur sulfatjord beskrivs ofta som den mest miljöovänliga jordmånen på planeten och är en stor – men tillsvidare överlag dåligt känd – källa till syra och giftiga metaller i sötvattenförekomster.
Dessa jordar finns i första hand under åkermark, men även delvis i skog och bebyggda områden, och har bildats genom att våtmarker med underliggande svavelrika havs- och sjösediment dränerats. Dräneringen ledde till att svavlet kom åt att reagera med atmosfärens syre vilket medförde bildning av svavelsyra som kraftigt sänkte pH i jordmånen. I den sura jordmånen frigörs sedan metaller (bland annat kadmium) som läcker till vattendragen i stora mängder och även kan tas upp av växter. Det är således ytterst angeläget att framöver hantera dessa jordar på ett sätt så att syra- och metalläckagen minskar. Detta projekt bidrar med studier som skall göra detta möjligt över hela landet.
Resultat: kartering
Kartering av sur sulfatjord har genomförts i det område som finns under högsta kustlinjen. Fokus på detta område beror på att de svavelrika jordarter (gyttjiga och postglaciala finkorniga sediment) i vilka sura sulfatjordar utvecklas till överväldigande del finns här, på grund av att de bildas på bottnarna i akvatiska miljöer.
Studien visar inte den totala utbredningen av sur sulfatjord, utan sannolikheten att denna jordmån utvecklats i gyttjiga och postglaciala finkorniga sediment. Som väntat var den sannolikheten stor i nordöstra Sverige (Västerbotten, Norrbotten), men överraskande nästan lika stora i sydöstra och södra Sverige (Kalmar, Blekinge, östra Skåne). Förekomsten av sur sulfatjord var lägre längs västkusten och i Mälardalen & angränsande områden, och kring Vänern var förekomsten lägst med inte en enda identifierad aktiv sur sulfatjord.
Ett annat resultat är att sur sulfatjord med de högsta svavelhalterna och lägsta pH finns i södra och sydöstra Sverige. Det betyder att medan sura sulfatjordar har den största utbredningen i norr (Västerbotten, Norrbotten), finns de mest aggressiva sulfatjordarna i syd och sydöst. Dessa aggressiva jordar har nyligen resulterat i ett antal miljöproblem, såsom metallrika fällningar i Biosfärområde Kristianstads Vattenrike, fiskdöd i Lervik våtmark norr om Mönsterås, och surstötar och metallbelastning i Tjuståsaån som mynnar i Emåns nedre lopp.
Resultaten till studien finns i detalj beskrivna i vetenskaplig publikation som är öppen:
Resultat: geokemiska mönster och dess betydelse
En ingående studie av metallhalter i sura sulfatjordar under högsta kustlinjen i Sverige har genomförts. Resultaten visar att många toxiska metaller, som kadmium, nickel, mangan, beryllium och aluminium, läcker till vattenmiljön från dessa jordar oavsett var i området man är. En betydande skillnad finns emellertid mellan norr och söder, nämligen att i norr så är det sura skiktet betydligt tjockare (median 75 cm) än i söder (median 40 cm). Detta innebär med all sannolikhet att metaller under senare tid läckt, och i nutid läcker, i större mängder från sura sulfatjordarna i norr än söder, men också att det finns en uppenbar risk att de sydliga sura sulfatjordarna är mer känsliga för klimatförändringar i form av mer frekventa utdragna torrperioder. Under sådana perioder sjunker grundvattenytan till låga nivåer under en längre tid, vilket starkt ökar risken för att försurningen når allt djupare i jorden och att därmed påverkan på miljön i form av ytterligare försurning och metallbelastning ökar. Redan nu finns tecken på att detta håller på att ske.
Ett annat resultat är att fler andra toxiska grundämnen som frigörs via mineralvittring i den sura jorden därefter fastläggs i densamma troligen främst via adsorption i första hand på sekundär järnmineral (Fe3+ hydroxider). Sådana ämnen är arsenik, krom och uran. Denna fastläggning är positiv eftersom den hindrar ämnena att röra sig vidare i ekosystemet och miljön. Här finns emellertid en risk vid omvandling av sura sulfatjord till våtmark. När sådan förändring genomförs, kommer anaeroba biogeokemiska processer att resultera i en tilltagande upplösning av de sekundära järnmineralen vilket sakteligen höjer pH, som är positivt, men också att allt större mängder järn (i form av Fe2+) byggs upp i lösningen med stor risk för läckage och därmed negativ påverka på ekosystem och vattendrag. Därutöver frigörs de element som varit bundna till järnmineralen, bl.a. arsenik, krom och uran, vilket ytterligare markant ökar risken för negativa miljöeffekter av våtmarksinsatsen på sura sulfatjord.
Resultaten till studien finns i detalj beskrivna i vetenskaplig publikation som är öppen:
Alexandra Nyman, Anders Johnson, Changxun Yu, Mark Dopson, Mats Åström 2023. Multi-element features of active acid sulfate soils across the Swedish coastal plains. Applied Geochemistry 152: 1055673
Resultat: inverkan av sur sulfatjord på närliggande våtmark
På våtmarker i Biosfärsområde Kristianstads Vattenrike har utbredda röd-bruna fällningar bildats vilka haft negativ påverkan på floran vilket i sin tur påverkat faunan. Orsaken och källan till fällningarna har varit okända trots försök och pilotstudier i syfte att få klarhet. I en studie som vi gjort i området har vi kunnat påvisa det övergripande problemet. Intill våtmarkerna finns åkrar med underliggande sura sulfatjordar med extremt låga pH-värden, ner under 3.0. Under dessa extremt sura förhållande blir järn och många andra metaller frigjorda från markens mineral och hamnar i lösning. Transport av metallerna från den sura jorden har därmed varit ett faktum, vilket bevisas i första hand av mycket höga halter av järn, aluminium, sällsynta jordartsmetaller, beryllium och uran i bottensediment i ett utfallsdike som binder ihop åkrarna med våtmarken. Från utfallsdiket har sedan, under inte helt klarlagda förhållanden men utan tvekan relaterade till pumpning när vattennivån i diket stigit för högt, transport till våtmarken skett. Det avgörande beviset på att denna transport skett och att ursprunget av järnfällningarna på våtmarken därmed är de sura sulfatjordarna är att fällningarna är rika inte enbart på järn utan även innehåller klart förhöjda halter av aluminium, sällsynta jordartsmetaller, beryllium och uran, d.v.s. desamma som är kraftigt anrikade i sedimenten i diken. Därtill, i denna region finns inte någon annan tänkbar källa för denna rad av spårämnen än just sura sulfatjordar. Denna studie visar att sura sulfatjordar intill existerande, eller i framtiden anlagda, våtmarker kan skapa problem och störningar i våtmarkens ekologi och funktion.
Resultaten till studien finns i detalj beskrivna i vetenskaplig publikation som är öppen:
Shahabi-Ghahfarokhi, Sina, Mats Åström, Changxun Yu, Thérese Lindquist, Henric Djerf, Karsten Kalbitz, Marcelo Ketzer, 2022. Extensive dispersion of metals from hemiboreal acid sulfate soils into adjacent drain and wetland. Applied Geochemistry 136: 105170
Projektet är en del av forskningen i forskargruppen Miljögeokemi
