Helsingin yliopisto
Meiltä kysytään usein: miksi kipsi, miksei rakennekalkki? Mitä eroa niillä on? Milloin pitäisi käyttää kipsiä ja milloin rakennekalkkia? Nämä kysymykset ovat tärkeitä myös hankkeellemme. Vaikka tutkimuksissa keskitymmekin vain kipsiin, ajatuksena on oppia lisää myös rakennekalkista ja siitä, voisiko se olla kipsiin rinnastettava vesiensuojelukeino.
Opintoretki rakennekalkin pariin
Ruotsissa rakennekalkin käyttö tunnetaan paremmin, joten lähdimme viime syksynä etsimään tietoa sieltä. Matkustimme lokakuussa Ruotsin Södertäljeen tutustumaan Nordkalkin, Nefcon ja Tukholman veden yhteiseen Project Born -hankkeeseen. Hankkeen tavoitteena on tutkia rakennekalkin ja kalkkisuodinojien käyttöä savimailla fosforihuuhtoumien vähentämiseksi. Retkellä tutustuimme hankkeen perustamaan infopisteeseen ja kuulimme ruotsissa tehdyistä rakennekalkkikokeista. Alla muutama valokuva retkeltämme.
Opintoretki antoi alkusysäyksen rakennekalkkia koskevien tutkimusten lukemiselle, ja ymmärryksemme aiheesta on lisääntynyt entisestään. Tutkimus ei rajoitu vain Ruotsiin, vaan myös Suomessa on tehty joitakin laboratorio- ja kenttäkokeita. Viimeisimpiä kenttäkokeita on tehnyt esimerkiksi hiljattain päättynyt LOHKO-hanke. Seuraavaksi avaan tarkemmin, mitä rakennekalkilla tarkoitetaan, millainen on sen vaikutusmekanismi, sekä mitä tiedetään sen vedenlaatuvaikutuksista.
Mitä rakennekalkki on ja miten se toimii?
Rakennekalkki määritellään siten, että siinä on reaktiivisena ainesosana joko poltettua kalkkia (kalsiumoksidia, CaO) tai sammutettua kalkkia (kalsiumhydroksidia, Ca(OH)2) sekä kalsiumkarbonaattia (CaCO3). Markkinoilla on erilaisia rakennekalkkituotteita, joissa näitä ainesosia voi olla erilaisissa suhteissa.
Rakennekalkituksen yhtenä tavoitteena on nostaa peltomaan pH:ta, minkä toteuttavat rakennekalkista irtoavat hydroksidi- ja karbonaatti-ionit. Toisena tavoitteena on mururakenteen parantaminen. Kun rakennekalkin reaktiivisesta ainesosasta irtoava kalsium liittää savihiukkasia toisiinsa, muodostuu suurempia savipartikkeleita. Reaktiivinen ainesosa aiheuttaa maassa muitakin reaktioita, jotka muodostavat pysyviä mururakenteita.
Edellytys reaktioiden syntymiselle ja rakennekalkituksen onnistumiselle on levityksen ja multauksen nopea toteutus, ettei reaktiivinen osa ehdi reagoida ilman hiilidioksidin kanssa. Silloin lopputuloksena olisi tavallista kalkkia. Käsittelyn onnistuminen edellyttää myös, että peltomaa on riittävän kuiva ja lämmin (yli 4 astetta). Multaus on suositeltu tehtäväksi kultivaattorilla tai lautasmuokkaimella kahdesti risteäviin suuntiin, jotta rakennekalkki sekoittuu hyvin. Riippuen käytettävästä rakennekalkista, levitys tapahtuu joko kuivan tai kostean kalkin levitysvaunulla.
Rakennekalkin käyttömäärälle ei ole olemassa yhtä suositusta, vaan se vaihtelee käsiteltävän kohteen savespitoisuuden ja pH:n mukaan, sekä ilmeisesti myös sen mukaan, missä suhteessa rakennekalkki sisältää eri ainesosia. Hehtaarille levitettävä määrä voi olla esimerkiksi 5 tai 15 tonnia.
Vedenlaatuvaikutuksista ei selviä lukuja
Rakennekalkin uskotaan olevan tehokas keino vähentämään fosforihuuhtoumaa. Perusteluna on muun muassa se, että rakennekalkin aikaansaama maan mururakenteen paraneminen edistää maan vedenläpäisykykyä, parantaa kasvien juuristoa sekä vähentää pintavaluntaa ja edelleen eroosiota. Toisaalta joissakin tilanteissa maan pH:n muutos muuttaa myös fosforin sitoutumista, mikä ainakin teoriassa voi vähentää fosforihuuhtoumaa.
Tällä hetkellä käsityksemme on, että rakennekalkin fosforikuormitusta vähentävistä vaikutuksista on saatu tutkimuksissa viitteitä, mutta julkaistuja tutkimustuloksia on vielä vähän. Yleisesti voidaan todeta, että rakennekalkituksella on havaittu olevan kiintoaineeseen sitoutuneen fosforin huuhtoumaa vähentävä vaikutus, mutta fosforikuormituksen vähenemisen suuruusluokasta tai rakennekalkin käyttömäärästä vesistövaikutusten aikaansaamiseksi ei toistaiseksi ole selviä vastauksia. Liukoisen fosforin tai muiden aineiden huuhtoumia on harvoin mitattu tai kokeista on saatu ristiriitaisia tuloksia.
Toistaiseksi rakennekalkin vedenlaatuvaikutuksia on selvitetty laboratorio- ja kenttäkokeilla, mutta ei vastaavin valuma-aluetasoisin tutkimushankkein, kuten kipsille on tehty. Vaikutuksia on seurattu suhteellisen lyhyen ajan. Kokeista saatuja tuloksia on vaikea verrata keskenään, koska niissä on käytetty erilaisia koeasetelmia. Tehtyjen kenttäkokeiden ongelmana on, ettei taustamuuttujien vaikutusta tuloksiin ole aina riittävästi huomioitu (mm. levitysolosuhteiden vaikutus, peltomaan ominaisuudet). Yleisenä haasteena on myös se, ettei rakennekalkin koostumukselle ole olemassa tarkkaa määritelmää, eikä sisältöä tai alkuperää ole aina ilmoitettu kokeen yhteydessä.
Lisätutkimusta tarvitaan
Jotta rakennekalkkia voitaisiin käyttää nimenomaan vesiensuojelumenetelmänä, tarvittaisiin lisää tietoa sen vaikutuksista vedenlaatuun pitkällä aikavälillä sekä eri koostumuksilla, käyttömäärillä ja erityyppisillä peltomailla. Toisaalta tarvittaisiin lisätietoa myös rakennekalkin käytettävyydestä ja kustannuksista. Näin voitaisiin arvioida esimerkiksi optimaalista käyttöä haluttujen vedenlaatuvaikutusten aikaansaamiseksi sekä mahdollisten sivuvaikutusten selvittämiseksi.
On siis toistaiseksi vielä vaikea antaa vastausta kysymykseen, ovatko rakennekalkki ja kipsi toisiinsa rinnastettavia vesiensuojelukeinoja. Kipsin vaikutuksista on olemassa vahvaa näyttöä ja tietomäärä kasvaa jatkuvasti hankkeen edetessä. Rakennekalkin vesiensuojelukäyttöön ja vedenlaatuvaikutuksiin liittyy vielä selvitettäviä kysymyksiä. Toisaalta rakennekalkilla ja kipsillä on myös muita käyttökohteita kuin vesiensuojelu. Se mihin pyritään, ratkaisee, tulisiko valita kipsi vai rakennekalkki. Rakennekalkki tulee kyseeseen esimerkiksi silloin, kun tavoitteena on nostaa pellon pH:ta.
Vastaus arvoitukseen: vasemmanpuoleisessa kuvassa on rakennekalkkia (kuva: Nordkalk), oikeanpuoleisessa kipsiä (kuva: Pasi Valkama).