Browsing by Subject "pidättyminen"

Runsas väkilannoitetypen käyttö kasvien typen tarpeen tyydyttämiseksi ja runsaampien satojen saamiseksi sekä karjatalouden keskittyminen tietyille alueille, ovat lisänneet maataloudesta aiheutuvaa typen vesistökuormitusta. Lisääntynyt ympäristötietoisuus on kuitenkin nostanut kestävyyden ja ilmastoviisaan ruoantuotannon osaksi maatalouden tavoitteita, mikä on lisännyt eloperäisten tai kierrätysaineista valmistettujen tai yhteiskunnan sivuvirroista valmistettujen maanparannusaineiden käyttöä. Maanparannusaineina käytettävien tuotteiden kenttä on laaja ja niiden vaikutukset moninaiset, mutta biohiilestä on etsitty ratkaisua liukoisen nitraatin (NO3-) ympäristökuorman vähentämiseksi. Tämän maisterintutkielman tavoitteena oli kartoittaa kahden kaupallisen biohiilen sekä synteettisen hiilipolymeerin vaikutusta nitraatin pidättymiseen, ja toisaalta pidättymisen vaikutusta nitraatin käyttökelpoisuuteen kasveille. Tutkimus koostui kahdesta osasta, josta ensimmäisessä osassa tutkittiin maanparannusaineiden kykyä pidättää maanparannusaineisiin esimuhitettua nitraattia peräkkäisten uuttojen avulla. Toinen osa koostui kasvatuskokeesta, jossa tarkasteltiin maanparannusaineisiin mahdollisesti pidättyneen nitraatin käyttökelpoisuutta ohralle kasvin kasvun ja klorofyllipitoisuuksien avulla. Uuttokokeen perusteella saksanpähkinänkuoresta valmistettu biohiili (Biohiili 1) osoitti kykyä pidättää nitraattia, koska kahden ensimmäisen uuton aikana biohiilestä ei vapautunut käytännössä lainkaan esimuhituksessa lisätystä nitraatista. Sen sijaan kuusesta valmistettu biohiili (Biohiili 2) ja hiilipolymeeri vapauttivat merkittävästi ja asteittain vähemmän nitraattia peräkkäisissä uutoissa. Kolmen peräkkäisen uuton jälkeen Biohiili 1:sta uuttui vain 1,8 % esimuhituksessa lisätystä typestä, kun taas Biohiili 2:sta uuttui 80 %. Hiilipolymeerillä uuttuneen nitraatin määrä oli yli 100 %, josta osa NO3-N oli peräisin itse tuotteesta. Kasvatuskokeen perusteella typpi ei todennäköisesti ollut ohrien kasvua rajoittava tekijä, ja vaikka Hiilipolymeeri sisälsi itsessään merkittävästi enemmän epäorgaanista typpeä, se ei johtanut korkeam-paan biomassaan. Erot ohrien biomassan ja klorofyllin kehityksessä liittyvät todennäköisimmin muihin ympäristötekijöihin. Mahdollisia selityksiä ovat fysikaalis-kemialliset erot kasvualustassa, mukaan lukien kasvualustan pH (biohiilillä emäksinen ja Hiilipolymeerillä hapan), irtotiheys ja huokoisuus, mutta lisäksi kesällä 2021 koettu poikkeuksellisen kuuma sää vaikutti todennäköisesti myös ohran kasvuun. Biohiilet ovat potentiaalisia maanparannusaineita vähentämään maataloudesta aiheutuvaa typen ympäristökuormitusta, ilman että ne vaikuttavat kasveille käyttökelpoisen typen määrään merkittävästi. Biohiilen valmistuksessa käytetty raaka-aine sekä valmistusprosessi vaikuttavat kuitenkin merkittävästi lopulliseen tuotteeseen, minkä vuoksi tarvitaan lisää tutkimusta ominaisuuksista, jotka vaikuttavat nitraatin pidättymisen tehokkuuteen.

Suomessa liukkaudentorjunnassa yleisimmin käytettävä natriumkloridi edistää autojen ja tierakenteiden korroosiota ja on haitallinen ympäristölle muun muassa likaamalla pohjavesiä. Teiden reunoille rakennettavista suojauksista huolimatta paras keino vähentää natriumkloridin aiheuttamia riskejä ympäristölle olisi sen käytön voimakas vähentäminen. Näin ei voida kuitenkaan tehdä, koska teiden tulee olla lain mukaan liikenteen tarvetta tyydyttävässä kunnossa, joten natriumkloridille on voimakas tarve löytää haitattomampi vaihtoehto. Tutkimuksen tavoitteena oli MIDAS-projektiin liittyen selvittää vaihtoehtoisena liukkaudentorjunta-aineena testattavan kaliumformiaatin kaliumin maaperävaikutuksia valtatie 13:ta varrella Kauriansalmen pohjavesialueella Suomenniemen kunnassa alueelta noudetuista maannosprofiileista tehtävien kemiallisten analyysien avulla. Lisäksi tavoitteena oli laboratoriokokeen avulla alustavasti tarkastella kaliumformiaatin vaikutusta pohjavedensuojauksissa käytettävän natriumbentoniitin ja natriumaktivoidun kalsiumbentoniitin paisumisominaisuuksiin. Kaliumformiaatin kaksi talvikautta kestänyt käyttö Kauriansalmen pohjavesialueella näkyi selvästi maannosprofiileissa kaliumpitoisuuksien kohoamisena ja kationinvaihtopaikkojen ionijakauman muuttumisena kaliumvaltaisemmaksi. Muutokset olivat selvimmin nähtävissä 6 - 10 metrin säteellä tiestä ja jopa puolen metrin syvyydellä asti. Tämä kertoo kaliumformiaatin kaliumin nopeasta kulkeutumisesta maaprofiilissa alaspäin. Alueella oli havaittavissa myös pH-arvojen selvä kohoaminen. Kaliumformiaatin osuutta tähän ei kuitenkaan voitu eritellä, koska alueella aikaisemmin liukkaudentorjunnassa käytetty natriumkloridi vaikuttaa edelleen alueen maaperässä. Kaliumformiaatin kaliumilla ei havaittu silmämääräisesti olevan vaikutusta alueen kasvilllisuuteen. Myöskään muiden määritettyjen kationien (Ca, Mg ja Na) pitoisuuksissa ei havaittu huolestuttavia muutoksia. Kaliumformiaatilla havaittiin olevan selvä negatiivinen vaikutus natriumbentoniitin ja natriumaktivoidun kalsiumbentoniitin paisumisominaisuuksiin. Tämä johtui suurimmaksi osin kaliumionin vaikutuksesta, koska formiaatti-ionin vaikutus oli erittäin vähäinen. Tästä huolimatta kaliumformiaatin todellisia vaikutuksia bentoniittia sisältäviin pohjavedensuojauksiin on mahdotonta sanoa ilman lisätutkimuksia, koska maaperän muiden kationien laadulla ja määrällä sekä muilla maaperän ominaisuuksilla on todennäköisesti kalium-ioneja suurempi vaikutus suojauksien toimivuuteen.