Sura sulfatjordar i Sverige: Förekomst, geokemi och miljöpåverkan

Sura sulfatjordar är sulfid-rika jordarter som förkommer naturligt i många delar av världen. Det är en klass av jord som kan ha stark negativ miljöpåverkan. Så länge sura sulfatjorden hålls under reducerande förhållanden så är de inte miljövådliga, men då vattennivån i jorden sjunker och sulfiderna kommer i kontakt med syre, så påbörjas en oxidationsprocess som bidrar till att det bildas en stor mängd aciditet och att pH sjunker till <4.0. Denna försurning leder också till kraftig vittring av mineral i jorden vilket leder till att kemiska element och giftiga metaller mobiliseras. En del av elementen och metallerna läcker sedan ut i omliggande vattendrag, och kan ha stor skadlig inverkan på ekosystemet. Läckage från sura sulfatjordar har, bland annat, kopplats till massiva fiskdödar. Trots sura sulfatjordars stora miljöpåverkan så har de inte varit i stor fokus i hela Sverige förrän nyligen. De flesta studier och karteringar har i huvudsak fokuserat på de norra kustområdena eller enstaka fallstudier i resten av Sverige. Detta slutarbete som presenteras här har karterat och provtagit 126 olika platser längs hela svenska kustområdena (dvs. områdena där det är mest sannolikt att man hittar sura sulfatjordar på). I fält kunde 22 platser direkt identifieras som sura sulfatjordar pga. ett fält-pH <4.0, och vid dessa platser samlades prover från tre parallella profiler från varje respektive zon av profilen. På jordproverna gjordes ett flertal geokemiska analyser bland annat: pH mätningar i fält och efter inkubation; mätning av glödförlust; och kemiska extraheringar med vatten, 1 M saltsyra (HCl), aqua regia, och stark 4-syrors-upplösning följt av ICP analyser. Totalt 47% av alla besökta platser var sura sulfatjordar, med högst frekvens längs nordöstra kusten (förväntat) samt i syd och sydostliga kustområden (oförväntat). Platserna i syd och sydost uppvisade de lägst uppmätta pH halterna från hela Sverige, vilket lyfter fram att även detta område är mycket relevant för sura sulfatjordsforskningen.

Det existerar en stark omvänd korrelation mellan S koncentrationerna och pH värdet efter inkubation: de flesta platser med >0.03 svavel (%) har inkubations pH <4.0 (dvs. bildar sura sulfatjordar vid oxidation), och de enstaka som inte gör det beror antagligen på karbonater i jorden som buffrar. Svavel och järn är centrala sura sulfatjordselement och det är allmänt förväntat att svavel mobiliseras och läcker ut ur sura sulfatjordar medan järn bildar sekundära järn-mineral. Men när det förkommer speciellt höga halter av mobilt svavel så korrelerar detta med höga halter mobilt järn, vilket förklarar varför man ibland ser platser med sura sulfatjordar som läcker ut stora mängder järn i omliggande vattendrag. Flera andra kemiska element läcker ut vid oxidering av sura sulfatjordar, varav vilka kadmium, kobolt, mangan, nickel, och zink har speciellt hög mobilitet. Nästan allt kadmium (median 80%) mobiliserades med HCl (saltsyra), vilket demonstrerar hur lätt-mobiliserat denna metall är under sura förhållanden, och från de sura sulfatjordar som identifierats i fält så har ungefär hälften av allt kadmium redan läckt ut från de oxiderade jordlagren. Vissa andra kemiska element (såsom arsenik, krom, koppar, molybden, uran, etc.) läcker vanligtvis inte ut ur sura sulfatjordar, men uppvisar tendenser att mobiliseras och återuppfångas i de sekundära järnmineralen som vanligtvis bildas i jordarna. En vanlig strategi för att återställa dessa jordar och minimera deras negativa miljöpåverkan är att höja vattennivån i jorden, men det bör uppmärksammas att denna metod kan mobilisera elementen som är bundna i de sekundära järnmineralen, och detta bör då tas i beaktande från ett miljöperspektiv.

Trots att Sverige har varierande klimat så förekom det få signifikanta variationer i de kemiska elementens halter mellan kallare norr och varmare syd. Däremot visade sig temperaturen (dvs. klimatet) ha stark inverkan på den mikrobiologiska sammansättningen i sura sulfatjordar mellan norr och syd. En ytterligare skillnad mellan sura sulfatjordarna i norr och syd var att det sura skiktet var betydligt tjockare i norr (median 75 cm) än i syd (median 40 cm). Denna skillnad innebär praktiskt att det i norr antagligen har läckt (och läcker) större mängder element och metaller från jordarna, medan det i syd finns större potential och framtida risk för läckage.