Jämsän metsätiekokeissa käytettävän seostuhkan sisältämien aineiden huuhtoutuminen

Abstract

Tutkimushankkeen tavoitteena oli selvittää liukoisten aineiden huuhtoutumista metsäteillä, joiden rakenteissa oli käytetty tuhkaa. Huuhtoutumista tutkittiin lysimetrien avulla tuhkan välittömässä läheisyydessä tien sisällä sekä syvemmällä tien rakenteissa. Lisäksi selvitettiin huuhtoutumisen vaikutusta tuhkaa sisältävän tien läpi kulkevan laskuojan veden laatuun. Tavoitteena oli saada tietoa tuhkan reagoimisesta tien läpi valuvan veden kanssa tierakenteessa, jotta tierakennetta voitaisiin mahdollisesti kehittää siihen suuntaan, että kemiallisia aineita vapautuisi tuhkakerroksista mahdollisimman vähän. Tuloksia voidaan jossain määrin käyttää taustatietona arvioitaessa laajemmin tuhkan käytön ympäristövaikutuksia, mutta tämä työ on ennen kaikkea ns. case-tutkimus ja edustaa vain tutkittuja aloja liittyen tierakenteiden tutkimukseen ja kehittämiseen.

Tierakenteissa käytettiin lentotuhkaa, joka oli seostuhkaa. Tutkittavat metsätiet, joiden rakenteissa tuhkaa oli käytetty, sijaitsivat Jämsässä. Metsäteillä oli yhteensä 10 koealaa, joista viisi sijaitsi ensimmäisellä tiellä (Tie 1) ja viisi toisella tiellä (Tie 2). Metsätiekoealat koostuivat kontrollialasta, joka ei sisältänyt tierakenteessa tuhkaa, sekä neljästä erilaisesta tuhkarakenteesta: 15 cm:n paksuinen kerros tuhkaa ja mursketta suhteessa 33/66, 20 cm:n kerros tuhkaa ja mursketta suhteessa 50/50, 25 cm:n kerros tuhkaa, 50 cm:n kerros tuhkaa. Molemmilla teillä oli yksi ala kutakin käsittelyä.

Teiden tuhkaa sisältävistä kerroksista vapautui ravinteita (B, Na, Ca, Mg, K) sekä sulfaattia ja kloridia tien sisällä alaspäin vajoavaan veteen. Näiden aineiden vapautuminen tuhkasta tulee huomioida tuhkaa käytettäessä. Tuhkan laadulla on vaikutusta ravinteiden ja suolojen vapautumiseen.

Pitoisuuksien suuri vaihtelu tien sisäisissä vajovesissä vaikeutti yleistettävien tulosten saamista aineiden vapautumisesta vajoveteen. Myös erilaisten tuhkamäärien ja –rakenteiden eroja oli vaikea saada selville. Bariumin ja joidenkin raskasmetallien pitoisuudet olivat kuitenkin tien sisällä vajovesissä joissain tien kohdissa korkeita tuhka-aloilla verrattuna pelkkää mursketta sisältävään alaan. Toisaalta tiessä oli myös tuhka-aloilla samanlaisia pitoisuuksia kuin pelkän murskeen alalla, ja tällaiseen tilanteeseen olisi hyvä päästä tasaisesti kaikissa tien kohdissa. Tuhkan hyvä- ja tasalaatuisuus lienee avaintekijä matalille pitoisuuksille.

Tuhkaa sisältävän tien vaikutukset ympäristöön riippuvat paitsi aineiden vapautumisesta vajoveteen, myös niiden uudelleen saostumisesta sekä vajoveden sekoittumisesta ympäröiviin vajo-, pohja- ja ojavesiin.

Tässä työssä ympäristövaikutuksia ei tutkittu laajemmin, vaan huuhtoutumisen vaikutusta tutkittiin teiden läpi kulkevien laskuojien veden laadun osalta. Tuhkatien omat ojavedet yhtyivät näihin laskuojiin. Tuhkateiden läpi valuneen laskuojan veden laatuun tuhkatie ei vaikuttanut seurantajakson aikana bariumin ja mitattujen raskasmetallien osalta. Ravinnepitoisuudet (B, Na, Ca, Mg, K) sekä sulfaatin ja kloridin pitoisuudet sen sijaan nousivat laskuojassa tuhkatien vaikutuksesta, mutta veden laatu laskuojissa oli kuitenkin edelleen hyvä vaikutuksen jälkeenkin. Ojan hydrologiset olosuhteet vaikuttavat tuloksiin merkittävästi.

Tuloksia voidaan pitää monilta osiltaan lupaavina tuhkarakenteiden kehittämisen kannalta, koska monien raskasmetallien keskimääräiset pitoisuudet olivat suhteellisen matalia useilla tuhkaa sisältävillä aloilla tai keskimääräiset pitoisuudet alenivat tierakenteessa veden kulkiessa alaspäin. Huomiota tulee kiinnittää niihin aineisiin, joissa esiintyi korkeita pitoisuuksia yksittäisinäkin arvoina tai yksittäisissäkin tien kohdissa (esim. Ba, As, Ni, Mo). Huuhtoutumisriski on mahdollisesti olemassa, mikäli korkeita pitoisuuksia tuottavia kohtia on tiessä monin paikoin, ja huuhtoutumista tapahtuu näistä paikoista suoraan ojiin tai pohjaveteen. Tierakenteita voidaan kehittää, jotta huuhtoutuminen olisi aina kaikista tien kohdista tasaista ja vähäistä. Tärkeitä kehittämis- ja tutkimuskohteita voivat olla mm. tuhkan tasalaatuisuuden ja tierakenteiden tiivistämisen merkitys huuhtoumille (tässä tutkimuksessa teitä ei tiivistetty erikseen rakentamisen yhteydessä).

Rauta-, mangaani- ja kobolttipitoisuudet olivat korkeita teiden pohjatasoilla kaikilla aloilla, myös tuhkattomilla aloilla.