In this project, conducted in Finland and Estonia, we studied different applications that can be used to boost retention of dissolved phosphorus (P) in agricultural wetlands and field ditches. Wetlands are usually inefficient in retaining the dissolved P component that has a profound effect on eutrophication in surface waters, such as nuisance growth of algae and macrophyte plant species. The work included field-scale studies at 20 test sites where precipitation of dissolved P was obtained by dosing ferric sulphate (a soluble metal salt) to water, or by bringing water in contact with solid P sequester materials;one of the solid P retention materials was Sachtofer PR, a granulated product that contains iron hydroxides, and the other material tested was oil shale ash that contains reactive calcium minerals. Testing revealed that dissolved P retention can be effectively obtained by the used methods when they work as intended. Ferric sulphate binds dissolved P in a form (Fe-P associations) that is not anymore available for biological utilization by algae or other water biota, and thus decreases the eutrophying effects of P load. The dosers used in administrating ferric sulphate to water, however, require maintenance and oversight, e.g., filling up the chemical storage and checks on pH of treated water. When applied at sites with high dissolved P concentration ferric sulphate proved to be very cost-efficient, with some tens of euro cost for a treated kilogram of dissolved P. At sites with low dissolved P concentration, however, the cost of binding a kilogram of dissolved P in a non-bioavailable form was up to hundreds of euro. Solid P sequester materials, on the other hand, are at best maintenance-free after construction and allow collection of P out of the water system for possible recycling, but proved to work at poor efficiency when long (up to several years) test period was concerned. Problems encountered with the solid P sequesters were associated with processes that inhibited contact between water and the reactive surfaces of the materials. Thereby, the high P retention capacities of these materials were not realized in practice. Farmers generally had positive attitudes towards methods that reduce nutrient transports from soil to water, including the use of chemicals. Treating field runoffs to bind dissolved P is a viable, new option in nutrient mitigation that could be successfully used at the so-called hot-spots of P loading, i.e., at sites that produce higher dissolved P concentrations than the surrounding areas. The tested solutions should be further developed to ensure safe and efficient operation before they are recommended in practical water protection work. Suomessa ja Eestissä tutkittiin mahdollisuuksia tehostaa liuenneen fosforin pidättymistä pieniin kosteikkoihin ja pelto-ojiin, jotka ovat yleensä huonoja pysäyttämään vesistöjä rehevöittävää liuennutta fosforia. Hankkeessa tehtiin kenttäkokeita 20 paikalla joko annostelemalla veteen liukenevaa rautasulfaattia ojaveteen tai ohjaamalla valumavesiä kiinteiden, fosforia pidättävien materiaalien läpi. Käytimme kokeissa kahden tyyppisiä kiinteitä aineita, rautahydroksideja sisältäviä Sachtofer PR -rakeita ja runsaasti kalsiumia sisältävää, palavakiven poltosta jätteeksi jäävää mursketta. Kun menetelmät toimivat moitteettomasti, vedestä saatiin sidottua liuennutta fosforia hyvin tehokkaasti. Rautasulfaatti muodostaa veteen liuetessaan fosforin kanssa yhdisteitä, jotka eivät ole enää leville ja vesikasveille käyttökelpoisessa muodossa. Näin fosforin rehevöittävä vaikutus pienenee, vaikka yhdisteet jäisivätkin vesiympäristöön. Rautasulfaatin annostelulaitteet vaativat toiminnan seuraamista ja kemikaalin lisäämistä. Paras kustannus-hyötysuhde saavutetaan, kun valumaveden fosforipitoisuus on korkea, jolloin fosforikilon sitominen rauta-fosfori -yhdisteiksi tulee maksamaan vain muutamia kymmeniä euroja. Ojissa, joissa liuenneen fosforin pitoisuus oli matala, kustannukset kymmenkertaistuivat. Tutkitut kiinteät fosforinpidättäjät ovat periaatteessa turvallisempia ja helpompia liukoisen fosforin poistajia kuin veteen liukenevat kemikaalit. Perustamisen jälkeen rakenteita ei tarvitse juurikaan huoltaa, minkä lisäksi fosforin pidättäminen kiinteään aineeseen mahdollistaa sen keräämisen pois vesiympäristöstä ja siten myös kierrätyksen takaisin pelloille. Tässä hankkeessa tutkitut rakenteet kuitenkin toimivat toivotulla teholla vain hetken aikaa. Kokeiden aikana muodostuneet oikovirtaukset ja mm. leväkasvu heikensivät lopputulosta. Molemmat prosessit estivät veden ja pidättäjäaineiden välisen kontaktin ja heikensivät fosforin pidättymistä. Uudet, aktiiviset vesienkäsittelymenetelmät ovat parhaimmillaan hyviä apukeinoja fosforikuorman vähentämisessä. Ne kannattaa sijoittaa paikkoihin, joissa esiintyy todennetusti korkeita liuenneen fosforin pitoisuuksia. Kuitenkin näemme selviä kehitystarpeita, jotta nämä menetelmät saadaan toimimaan luotettavasti ja turvallisesti. Haastattelututkimuksiin osallistuneilla viljelijöillä oli pääsääntöisesti myönteinen asenne ravinnekulkeumien vähentämiseen, myös kemiallisilla menetelmillä.
Vastaava tutkija
Uusitalo Risto Hankkeen kesto 2009 - 2013
Hankkeen vaihe: Päättynyt
HUOM! Tämä tutkimushankekuvaus on tuotettu Hankehaaviin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksen tutkimustietojärjestelmästä, jota ei enää ylläpidetä. Tarkista ajantaiset tutkimushanketiedot Luonnonvarakeskus Luken järjestelmästä.
|