Lotskerin kosteikon metallien poistotehokkuus ja kosteikolta kulkeutuvien metallien määrät eri vuodenaikoina

Abstract

Tämän opinnäytetyön toimeksiantajana toimi Porin kaupunki ja tutkimuksen kohteena oli Porin Lotskerin alueella sijaitseva kosteikko. Kosteikon valuma-alue sijaitsee happamilla sulfaattimailla, joiden altistuessa hapelle muodostuu kemiallisten ja biologisten reaktioiden myötä maaperään happamuutta, joka liuottaa maaperässä esiintyviä metalleja. Valuma-alueelta kosteikkoon huuhtoutuvat metallit sekä happamuus kulkeutuivat kosteikon veden mukana muihin vesistöihin. Kosteikkoon rakennettiin Porin kaupungin toimesta biohiili-, kalkkikivi- ja kivipatoja, joiden avulla pyrittiin ehkäisemään metallien sekä happamuuden kulkeutumista kosteikolta alapuolisiin vesistöihin. Tämän työn tavoitteena oli tutkia kosteikolta kulkeutuvien metallien määriä eri vuodenaikoina ja arvioida kosteikon metallien poistotehokkuutta eri näytteenottokertojen välillä. Työn tietopohjassa esiteltiin happamien sulfaattimaiden ominaisuuksia, kemiallisia prosesseja ja ympäristöhaittoja sekä kosteikkojen metallien poiston mekanismeja, kuten adsorptiota ja saostumista. Tutkimuksessa hyödynnettiin valmista dataa, joka oli peräisin KVVY:n metallipitoisuuksien tuloksista sekä avoimen lähdekoodin ohjelmistosta, Grafanasta. Grafanaan data kertyi kosteikolle asetetuista jatkuvatoimisista mittalaitteista, jotka keräsivät tietoa virtaamasta, pH:sta ja sadannasta. Kaikki data editoitiin sekä visualisoitiin Excelin avulla. Tulosten tulkinnassa hyödynnettiin vertailuarvoina valtakunnallisesti mitattuja purojen metallipitoisuuksia, jotta voitiin arvioida kosteikolta mitattujen metallipitoisuuksien suuruusluokkaa. Tulosten pohjalta oli mahdollista todeta, että kulkeutuvien metallien määrät sekä kosteikon metallien poistotehokkuus vaihtelivat merkittävästi vuodenaikojen sekä näytteenottokertojen välillä. Kulkeutuvien metallimäärien muutoksiin vaikutti ensisijaisesti kosteikolta mitattu virtaama sekä liukoisen raudan pitoisuus. Korkein rautapitoisuus mitattiin kosteikon loppupäästä keväällä, mikä johti siihen, että kyseisenä vuodenaikana mitattiin suurimmat kulkeutuvien metallien määrät. Syksyn ja kesän aikana mitatut rautapitoisuudet olivat kosteikon loppupäässä samalla tasolla, mutta syksyllä metalleja kulkeutui eniten johtuen suuremmasta virtaamasta. Sadanta sekä pH vaikuttivat merkittävästi kosteikon metallien poistotehokkuuden muutoksiin. Kosteikon loppupäähän sijoitettu asuinalueen hulevesien salaojaputki lisäsi huomattavasti kosteikkoon kohdistuvaa metallikuormitusta, mikä vaikeutti poistotehokkuuden arviointia sekä heikensi useimpia tuloksia. Kosteikon voitiin todeta olevan liian pieni käsittelemään valuma-alueelta sekä erityisesti salaojaputkesta tulevaa kuormitusta. Ratkaisuehdotuksina metallien sitomisen parantamiseksi esitettiin kosteikon rakenteellisia muutoksia sekä hulevesien käsittelyä niiden syntypaikoilla. Tarkempi tutkimus kosteikon olosuhteiden optimoinnista erityisesti Suomen kylmässä ilmastossa on tarpeen, mikäli tavoitteena on hyödyntää kosteikkoja laajemmassa mittakaavassa happamien sulfaattimaiden haittojen hallinnassa.