Svavelgasanalys som potentiell identifieringsmetod för sura sulfatjordar

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201711075630
Title: Svavelgasanalys som potentiell identifieringsmetod för sura sulfatjordar
Author: Sunabacka, Moa
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2017
Language: swe
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201711075630
http://hdl.handle.net/10138/228427
Thesis level: master's thesis
Discipline: Maaperä- ja ympäristötiede
Environmental Soil Science
Mark- och miljövetenskap
Abstract: Happamien sulfaattimaiden ympäristövaikutuksia on tutkittu aktiivisesti viime vuosina mutta niiden rikkikaasupäästöistä on kuitenkin vain muutamia aiempia tutkimuksia. Sitä vastoin näitä enemmän on tutkittu erityyppisten kosteikkojen ja muiden maiden eri rikkikaasujen päästöjä, esim. SO2, H2S, COS, CS2 ja (CH3)2S. Rikkikaasut ovat haasteellisia tutkimuskohteita, koska ne reagoivat nopeasti hapetus-pelkistyspotentiaalin, lämpötilan, vesipitoisuuden tai muiden ympäristöolosuhteiden muutoksiin. Tämän tutkielman tarkoituksena on arvioida rikkikaasujen analysoinnin soveltuvuutta happamien sulfaattimaiden sulfidipitoisten maakerrosten tunnistamiseen. Syksyllä 2016 maanäytteitä otettiin kolmelta eri koepaikalta Pohjanmaalta ja Etelä-Pohjanmaalta maannoksista, jotka oli aiemmin GTK:n kartoituksissa luokiteltu happamiksi sulfaattimaiksi. Sulfidipitoiset maakerrokset tunnistettiin aerobisen inkubaation (10 viikkoa) aiheuttaman pH-arvon alenemisen perusteella. Laboratoriossa maanäytteiden rikkikaasuemissioita tutkittiin lyhytaikaisissa inkubaatioissa kaasukromatografisesti ja kannettavalla ChemPro100i-kaasudetektorilla (Environics Oyj). Kaasudetektoria käytettiin myös suoraan kentällä mutta haastavat kenttäolosuhteet vaikeuttivat mittauksia. Odotusten vastaisesti rikkikaasupäästöissä esiintyi vain vähän rikkidioksidia (SO2) eikä lainkaan rikkivetyä (H2S). Yleisimmin näytteissä esiintyneen ja piikkien pinta-aloiltaan suurimman, tuntemattoman rikkikaasun pääteltiin epäsuorasti olevan karbonyylisulfidia (COS). Kaasukromatografisten analyysien perusteella rikkikaasujen emissio oli sitä runsaampi mitä suurempi maan pH:n alenema aerobisessa inkubaatiossa oli. Viisi kaasudetektorin sensoreista (signaaleista) erotteli merkitsevästi (p <0,05) ((sensori)resistanssi) sulfidipitoiset ja ei-sulfidipitoiset maanäytteet toisistaan. Vaikka tulokset olivat lupaavia rikkikaasujen analysointiin perustuvan apuvälineen kehittämiseksi happamien sulfaattimaiden kartoitukseen, tarvitaan lisätutkimuksia erityisesti kentällä lämpimänä vuodenaikana tapahtuvista happamien sulfaattimaiden rikkikaasuemissioista.In recent years, research on the environmental impacts by acid sulfate soils have been in focus, but studies on sulfur gas emissions are relatively few. In contrast, emissions of SO2, H2S, COS, CS2 and (CH3)2S from different wetlands and other soils have been investigated more. Sulfur gases are difficult to study due to their high reactivity to environmental changes, regarding e.g. redox potential, temperature and water content. The aim of this thesis is to evaluate if sulfur gas analysis could be applied to the identification of acid sulfate soils, especially sulfidic materials. In autumn 2016, soil samples were taken from three agricultural fields in Ostrobothnia and Southern Ostrobothnia. The fields had been earlier classified as acid sulfate soils by the Geological Survey of Finland (GTK). The occurrence of sulfides in the soil material was identified based on the lowering of pH by aerobic incubation (10 weeks). In the laboratory, the sulfur gas emissions after a short incubation period were investigated with a gas chromatograph and a portable ChemPro100i gas detector (Environics Oy). The gas detector was additionally implemented directly in the field but the measurements were complicated by unfavorable weather conditions. Hydrogen sulfide (H2S) could not be identified in any soil sample and the occurrence of sulfur dioxide (SO2) was lower than expected. The unknown gas that was present in most samples and had the biggest peak areas is indirectly assumed to be carbonyl sulfide (COS). Based on the gas chromatographic analysis, the emissions of sulfur gases from soil samples were the larger, the larger was the pH-drop after the aerobic incubation. Five of the sensors (signals) in the gas detector showed a significant difference (p <0.05) in (sensor) resistance for sulfidic compared with non-sulfidic soil materials. Despite the promising results showing the potential of sulfur gas analysis to become a tool to aid the mapping of acid sulfate soils, more tests are needed, especially on the sulfur gas emissions from acid sulfate soils in the field during warm summer months.Under de senaste åren har forskning kring sura sulfatjordars miljöpåverkan stått i fokus medan endast ett fåtal studier behandlat svavelgasutsläpp från dessa. Från olika typer av våtmarker och övriga jordar har däremot emissioner av bl.a. SO2, H2S, COS, CS2 och (CH3)2S undersökts. Svavelgaser är utmanande att undersöka eftersom de reagerar snabbt på en förändrad miljö, t.ex. redoxpotential, temperatur och vattenhalt. Syftet med denna avhandling är att utvärdera möjligheten att tillämpa svavelgasanalys på identifiering av sura sulfatjordar, speciellt sulfidhaltigt jordmaterial. Under hösten 2016 gjordes provtagningar på tre odlingsjordar i Österbotten och Södra Österbotten som tidigare klassificerats som sura sulfatjordar av Geologiska forskningscentralen (GTK). Förekomsten av sulfider i jordmaterialet identifierades utgående från den pH-sänkning som erhölls efter aerob inkubation (10 veckor). I laboratorium undersöktes jordprovernas svavelgasemissioner efter en kort tids inkubation med gaskromatografi och med en bärbar ChemPro100i-gasdetektor (Environics Oy). Gasdetektorn tillämpades dessutom direkt i fält men mätningarna försvårades av ogynnsamma förhållanden. Svavelväte (H2S) kunde inte identifieras i ett enda jordprov och förekomsten av svaveldioxid (SO2) var mindre än väntat. Den okända svavelgas som förekom i flest prover och med största pik-area antas indirekt vara karbonylsulfid (COS). Utgående från gaskromatografi-analysen var emissionen av svavelgaser större från jordprover som även erhöll stor pH-sänkning efter aerob inkubation. Fem av sensorerna (signalerna) i gasdetektorn erhöll signifikant skillnad (p <0,05) i (sensor)resistans mellan sulfidhaltiga och icke-sulfidhaltiga jordprover. Trots lovande resultat på att svavelgasanalys kunde fungera som hjälpmedel vid identifiering och kartering av sura sulfatjordar behövs tilläggsunderökningar, speciellt i fält med tanke på svavelgasemissionen från sura sulfatjordar under de varma sommarmånaderna.
Subject: sura sulfatjordar
sulfidmaterial
svavelgaser
svavelgasemission
identifiering


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
moa_sunabacka_pg_2017.pdf 1.389Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record