Page 1

Eesti turba omaduste sõltuvus maastike geomorfoloogilistest tüüpidest ja keskkonnatingimustest Mall Orru TTÜ mäeinstituut, doktorant OÜ Eesti Geoloogiakeskus, vanemgeoloog


Töö sisu 

Geomorfoloogilised maastikutüübid ja soode rajoneerimine

Turba omadused

Geoloogilised ja hüdrogeoloogilised tingimused, turbalasundi toitumine

Keskkonnatingimused, kahjulike elementide sisaldus turbas


Eesmärgid 

Selgitada välja soode maastikuline liigestatus ja sellega kaasnevad turba geneetilised tüübid

Teha kindlaks soode toitumistingimuste seos turba tuhasuse ja raskmetallide sisaldusega

Määratleda turba orgaanilise osa keemiline koostis ja seda määravad tegurid

Selgitada välja, kuidas keskkonnatingimused soode geomorfoloogia mõjutavad mahajäetud turbaalade taastaimestumist


Meetodid   

 

Turba liigilise koostise lagunemisastme määramine Turba tuhasuse niiskuse pH mõõtmine Keemiliste elementide s.h. raskmetallide sisalduse väljaselgitamine Soo keskkonnatingimuste kvantitatiivne ja kvalitatiivne analüüs Hüdroloogiliste tingimuste s.h. soovee taseme uuring Taimestiku liigilise koostise määramine (eelkõige mahajäetud turbaaladel)


Ilmunud ja ettevalmistamisel olevad artiklid 

1. Orru, M. 1997. Peat. In Geology and Mineral Resources of Estonia (Raukas, A. & Teedumäe, A., eds.). Estonian Academy Publishers, Tallinn.

2. Orru, M. & Orru, H. 2008. Sustainable use of Estonian peat reserves and environmental challenges. Estonian Journal of Earth Sciences, 57, 87–93.

3. Orru, H. & Orru, M. 2006. Sources and distribution of trace elements in Estonian peat. Global and Planetary Change, 53, 249–258.

4. Orru M., Orru, H., Übner, M. & Sõstra, Ü. In preparation. Chemical properties of peat in 7 mires with balneological potential in Estonia.

5. Orru, M., Orru, H. In preparation. The behaviour and revegetation of Estonian abandoned peat fields regarding to environmental conditions. Mires and Peat.


Artikkel 1 

Orru, M. 1997. Peat. 

In Geology and Mineral Resources of Estonia (Raukas, A. & Teedumäe, A., eds.). Estonian Academy Publishers, Tallinn.


Mis on turvas 

Turbaks nimetatakse suure orgaanilise aine sisaldusega (>65%) materjali, mis on kujunenud veerohkes ja hapnikuvaeses keskkonnas. See on erinevas lagunemis­ staadiumis olevate taimsete jäänuste segu, mis koosneb põhiliselt viiest ainete grupist: valgud, lipiidid, süsivesinikud, pigmendid ja ligniinid.

Taimede lagunemisprotsesside käigus toimuvad muundumised, millel on kahesugused tulemused: keerukad ühendid lihtsustuvad (näiteks liitsuhkrud mineraliseeruvad täielikult, valgud aga osaliselt), teine protsess viib humifikatsiooni – nii koostise kui struktuuri keerustumiseni.


Soo tüübid Toitumise järgi eraldatakse välja 4 sootüüpi:  sademetoitelised (rabad)  segatoitelised (siirdesood)  põhjaveetoitelised (madalsood)  põhjavee­ ja allikatoitelised, s.h murrangute sood (madalsood) Eesti sood tekkisid:  mineraalmaa soostumisel (60%)  veekogu kinnikasvamisel (40%)


Soode maastikuline liigestatus, turba geneetilised tüübid 

Turbalasundi kujunemine ja turba juurdekasvu kiirus ning soo praegune arenguaste sõltub peamiselt tema toiterežiimist. Viimane muutub mitte ainult välistest põhjustest, vaid ka turba juurdekasvust tingituna ja tavaliselt toimub soo arengu käigus üleminek põhjaveeliselt toitumiselt atmosfäärsele.

Soo arengus tähendab see madalsoo üleminekut siirdesoo ja raba arengufaasi. Esmajärjekorras mõjutab aga soo toiterežiimi ja sellest tulenevalt turbalasundi ehitust tema asend reljeefis, piirkonna geoloogiline ehitus ning pinnakatte iseloom. Tekketingimuste oluline varieeruvus on põhjustanud erinevate pindalade ja turba omadustega ning erinevas arengustaadiumis olevate soode tekke.

Eelnevast lähtudes, s.t. soode ning turbalasundi iseloomulike omaduste alusel on Eesti territoorium jaotatud 20 rajooniks.


Võrdlus eelnevalt tehtuga 

Eelnevates rajoneeringutes oli esitatud 8 piirkonda. Erinevus tuleneb soode ja turbalasundi põhjalikumast uuritusest, kus arvestati kõikide soode turbalasundite ehitust. Arvele võeti kõik sood pindalaga vähemalt 1,0 ha.

Varasemad uurijad on lähtunud põhiliselt suuremate soode uurimistulemustest. Minu poolt läbiviidud uurimistööle selgus, et turba kvaliteedi ja tehniliste omaduste näitajad on suuresti varieeruvad mitte ainult madalsooturvastes, vaid ka raba­segatüüpi turbalasundeis.

Rohke faktiline materjal turbalasundi ehituse ja omaduste kohta võimaldaski maastikulist liigestatust detailiseerida ning esitada omalt poolt mitmeid uusi seisukohti.


Geoloogiline l채bil천ige


Kokkuvõte 

Turbalasundite ja turbakihtide genees ja omadused sõltuvad eelkõige maastiku geomorfoloogilisest tüübist Uurimistööga eraldati välja iseloomulikud nn. tüüpsood 

Tüüpsood annavad “teavet“ ka sama piirkonna teiste soode kohta


Artikkel 2 

Orru, M. & Orru, H. 2008. Sustainable use of Estonian peat reserves and environmental challenges. 

Estonian Journal of Earth Sciences, 57, 87–93.


Eesti soode revisjon 

Aastatel 1971–1987 viidi Eesti Geoloogiakeskuses (Geoloogiavalitsus), läbi Eesti soode revisjon

Selleks uuriti maakondade kaupa kõiki maa­alasid, kus leidus turvast

Selle tulemusena selgus, et sellised alad katavad 25,8% Eesti maismaa pindalast (Orru 1987)

Hilisema monograafia “Eesti turbavarud” koostamise käigus jäeti välja väiksed sood, kus turvast oli vaid (0.00–0.30 m), kuna vahepeal oli kuivenduse mõjul turvas seal juba suures osas mineraliseerunud (Orru jt. 1992)

Ümberarvutuste tulemusena saadi 9836 Eesti soo pindalaks (s.h. sooheinmaad, karjamaad, soometsad jne) 1 009 101 ha (22.3% Eesti maismaa pindalast)


Hilisemad detailuuringud 

 

Hilisemate Eesti soode ja turvavarude detailuuringute käigus 1987–1992 uuriti ka kahjulike elementide ja turba orgaaniliste ainete sisaldust ning turba vanust C14 õietolmu analüüside alusel Kokku võeti 33611 proovi, et analüüsida turba üldtehnilisi omadusi (looduslik niiskus, tuhasus, lagunemisaste) ja turba botaanilist koostist Lisaks võeti 18794 proovi turba happesuse määramiseks Antud info põhjal võiks tulevikus uurida:    

turba geneesi veelgi põhjalikumalt turba ladestumise kiirust kliimamuutusi soode kaitsega seotud küsimusi


Turbavarud 

Eesti soode revisjoni käigus (1971–1987) ja hilisemates detailuuringutes (1987–1992) arvutati turbavarud vastavalt tolle aja eeskirjadele aladel, kus turba paksus oli vähemalt 0,9 m ja ala suurus 10 hektarit (Ministerstvo RSFSR 1973)

Selle alusel levib turvas (nn. nullkontuur) 9016 km2, sellest on tööstuslikult kasutatavad 5382 km2, mis teeb ~60%. Eesti turbavarude suurus on 2.37 miljardit tonni (Orru et al. 1992). Võrdluseks maailma turbavarude hulgaks on hinnatud 5000­ 6000 miljardit m3 (Lappalainen 1996).

1598 turbamaardlast on Keskkonnaregistri Maardlate nimistusse kantud 279 maardlat. Need maardlad on sobilikud turba kaevandamiseks. Nimistusse kantud maardlate turbavaru on 1.6 miljardit tonni, mis teeb 2/3 revisjoni käigus väljaselgitatud varudest.


Turba tootmine 

Hetkel reguleerib turba tootmist Eestis Säästva arengu seadus 

Vastavalt sellele on määratud maksimaalseks turbatootmise mahuks 2.6 miljonit tonni aastas (40% niiskuse juures).

Toodetav maht ei tohiks ületada igaaastast juurdekasvu. Keskmine turba akumulatsioon on 19–100 cm madalsoodes ja 12–300 cm rabades 1000 aasta kohta (Maltby, Proctor 1996). See sõltub omakorda kliimast ja keskkonnatingimustest.

Ilomets (1994) on hinnanud Eesti turba akumulatsiooni määraks 0.5 mm madalsoodes ja 1.5 mm rabades.


19 5 19 3 62 19 6 19 4 6 19 6 6 19 8 7 19 0 7 19 2 7 19 4 7 19 6 7 19 8 8 19 0 8 19 2 8 19 4 8 19 6 8 19 8 9 19 0 9 19 2 9 19 4 9 19 6 9 20 8 0 20 0 0 20 2 0 20 4 06

Turba tootmine 1953–2007 (tuh t) 3000

2500

2000

1500

1000

500

0

Hästilagunenud turvas Vähelagunenud turvas


Soode kaitse 

Soode kaitsmiseks on mitmeid põhjuseid:      

säilitada bioloogilist ja maastike mitmekesisust; säilitada loodusressursse (puhas vesi, marjad, taimed); elupaik ohustatud liikide jaoks; eriline väärtus, kui referents ala, mis on unikaalne või tüüpiline; rekreatiivne või hariduslik väärtus; loodus­ ja ökoturism.


Kokkuvõte 

Viimaste aastakümnetel on Eesti sood ja nende turbavarud küllalt hästi uuritud

Hoolimata sellest on mitmeid aspekte, mis vajaks lisauuringuid

Viimasel ajal on uuringud keskendunud ülemisele turbakihile (kuni 50­cm) ja taimestikule. Vähem on tähelepanu pööratud turba geneesile ja hüdroloogilistele tingimustele

On hulgaliselt käsikirjalist materjali (eeskätt turba botaaniline koostis), mis tuleks süstemaatiliselt analüüsida)

Peaks laiendama turba kasutusalasid – keskkonnatehnoloogilised lahendused, balneoloogia, turbakeemia jne

Suurendada koostööd eri valdkondade teadlaste vahel


Artikkel 3 

Orru, H. & Orru, M. 2006. Sources and distribution of trace elements in Estonian peat. 

Global and Planetary Change, 53, 249–258.


Turbas võib kahjulikuks osutuda 

liiga kõrge mineraalainete sisaldus

kahjulike elementide (S, As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sr,Zn, Th, U ja V) sisaldus  

selle väljaselgitamiseks viidi läbi uuring 64s soos võeti üle 700 proovi


Saadud sisaldused ja piirnormid Piirnorm1

Keskmiselt

Element

Maksimaalne sisaldus mg/kg

Normi ületanud proovid %

As

20

2,40

23,3

Raudna

4,1

Cd

1

0,120

3,00

Ohtu

0,7

Co

20

0,50

3,4

Hiripilli

-

Cr

100

3,1

33,8

Penuja

-

Cu

100

4,4

62,2

Penuja

-

Hg

0,5

0,050

0,097

Varudi

-

Mn

9000

35,1

409,6

Penuja

-

Mo

10

1,2

27,5

Penuja

4,4

Ni

50

3,7

47,2

Visusti

-

Pb

50

3,3

48,1

Penuja

-

S

0,3%

0,25%

8,20%

Penuja

13,6

Sr

­

21,9

314,2

Visusti

-

Zn

200

10,0

117,8

Ohtu

-

Th

­

0,47

21,0

Ohtu

-

U

20

1,27

61,0

Raudna

1,0

V

­

3,8

48,0

Määvli

-


Sisaldus eri maastikut端端pides


Statistiline analüüs 

Suured positiivsed korrelatsioonikordajad on: koobaltil, arseenil, niklil, molübdeenil, tuhasusel ja pH­l

Turbaliigi mõju kahaneb suunas: pinnakiht > keskmised kihid > põhjakiht

Turbakihi (esimene, keskmine, viimane) mõju kahjulike elementide sisaldusele kahaneb suunas: siirdesoo > raba > madalsoo

Vähimad sisaldused sademetoitelistes ja suurimad põhjavee­ või segatoitelistes soodes

Erinevad faktorid tähtsuse järjekorras: toitumisviis > turbaliik > kihi asend lasundis


Sisaldus s천ltuvalt toitumise t체체bist


Peamised kahjulike elementide allikad keskkond → soo → turvas ______________________________________________________________________________

Looduslikud  

Mineraalide lahustumine; eelnevalt keskkonnas akumuleerunud ühendite desorptsioon.

Antropogeensed   

Õhuosakestele ladestununa; reoveega; keskkonna tingimuste muutuse tagajärjel.

Turbal omadus siduda kahjulikke elemente


Kahjulike elementide mõju inimorganismile 

Kahjulikud elemendid võivad inimorganismi jõuda:   

Läbi toiduahela (taim → loom → inimene) Kahjulike elementidega saastunud õhu sissehingamisel Reostunud joogiveega


Turba kasutamine kahjulike elementide sidujana 

Keskkonnatehnoloogilistes lahendustes:     

märgalapuhastid; turbafiltrid; keerukamad puhastussüsteemid; süsivesinike sorbendid; bioremediatsiooni täitematerjal.


Kokkuvõte 

Kahjulike elementide sisaldus nii soo kui turbakihtide piires väga muutlik

Turbal kahjulikke elemente siduv ja soodel keskkonda puhastav roll

Käesoleval ajal Eestis kaevandatav turvas on ökoloogiliselt puhas, puhtaimad on keskmised kihid

Maardlate kaevandamisel tuleb tulevikus sügavamate kihtideni jõudmisel tähelepanu pöörata neis leiduda võivale suuremale kahjulike elementide sisaldusele


Artikkel 4 

Orru M., Orru, H., Übner, M. & Sõstra, Ü. Chemical properties of peat in 7 mires with balneological potential in Estonia. 

In preparation.   

Complementary Therapy in Clinical Practice Chemical Geology Polish Journal of Balneology


Taustinfo 

Balneoloogia on õpetus turba ja muda raviomadustest 

S.h nende toimest elusorganismile

Balneoloogilist turvast on Euroopas kasutatud juba üle 200 aasta (Austria, Saksamaa, Tšehhi, Bulgaaria) 

Lisaks on kasutatud Lätis (Baldone, Liepaja), Valgevenes, Venemaal, Ukrainas, Poolas, Ungaris 

Viimasel 20 aastal on kasutatud turvast balneoloogias ka Soomes (vannides ja sauna turbana), Hiinas, Brasiilias jm 


Eesti turba balneoloogiliste kasutamisvõimaluste uuring Keskkonnainvesteeringute Keskuse poolt finantseeritud projekt 

I

etapp (2003 a)

Erialase kirjanduse läbi töötamine (inglise, saksa, soome, vene keelne), turbasoode välja valimine uuringuteks 

II etapp (2005 a)

Turba kihtide uuring, proovide võtmine, laboratoorsed analüüsid 

III etapp (2007 a)

Kliinilised katsed Ida­Tallinna Keskhaigla ja Taastusravikeskuses


Uuringutööde eesmärk Leida balneoloogiaks sobilik eesti turvas läbi spetsiifiliste uuringute 

Viia läbi kliinilised katsed

Teavitada taastusraviasutusi, SPA’sid, iluhooldus salonge jt eesti turba kasutamisvõimalustest ja uuringu tulemustest 

Jätkata ka edaspidi selgitustööd eesti turba balneoloogiliste kasutusvõimaluste kohta 


Uuringuala


Läbiviidud geoloogilised tööd 

Kameraaltööd Välitöödele eelnevalt perioodil (I etapp), toetudes varasematele Eesti Geoloogiakeskuses läbiviidud turba geoloogiliste uurimistööde tulemustele, valiti välja turbamaardlad 

Geoloogilised välitööd Geoloogilised marsruudid;  Turbalasundi sondeerimine;  Proovide võtmine 

Laboratoorsed tööd Humiinainete määramine  Patogeense mikrofloora määramine 


Turbalasundi sondeerimine


Proovide v천tmine


Ülevaade 

Turbakihtide genees Turvas ladestus järve kinni kasvamisel  Turba kiht toitub toitainete vaestest sademetest, puudub kokkupuude mineraalainete rikka põhjaveega  Balneoloogias sobiliku turba kihi moodustab kõrgsoo turvas, mis koosneb põhiosas männivillpea turbast 

Taimkate Looduslikud rabad, kus kasvavad männid, sookailud, kanarbik, villpea – leidub ka lagedat sambla sood 

Turbakihtide paksus Uuritud balneoloogias sobilike turba kihtide paksus 0,7…1,75 m. Minimaalseks paksuseks loetakse 0,8 m 


Üldtehnilised ja keemilised näitajad 

Turba üldtehnilised analüüsid Lagunemisaste 45­50%  Tuhasus 1,5­4,9%  pH 3,3­5,1  Niiskus 86­91% 

Bioaktiivsed ained Humiinhapete sisaldus 8­39%  Hümatomelaanhapete sisaldus 4­19%  Fulvohapete sisaldus 1­3% 

Raskmetallide jt kahjulike elementide sisaldus väiksem kui Eesti soodes keskmisena (Orru, Orru, 2006) 


Kokkuvõte Eestis on arvestatav hulk (0,92 mln tonni) balneoloogias sobilikku turvast 

Välja valitud sood on looduslikus seisundis

Analüüsitud turbakihid on esindatud hästi lagunenud raba turbaga 

Turba kihid on ökoloogiliselt puhtad

Turba kihtides leidub arvestatav hulk humiin­, hümatomelaan­ ja fulvohappeid 


Artikkel 5 

Orru, M., Orru, H. The behaviour and revegetation of Estonian abandoned peat fields regarding to environmental conditions. 

In preparation. 

Mires and Peat.


Eesti mahaj채etud ja tegutsevad turbav채ljad


Uurimismeetodid    

Inventeerimist alustati 2005 Töö planeeriti 4 aasta peale kõigis 15 maakonnas Eelnevalt analüüsiti eelnevaid uurimistöid


Välitööd     

Õpiti tundma hüdroloogilisi tingimusi Turbakihtide iseloomu Tutvuti ka tegutsevate väljadega Fotografeeriti väljade olukorda Näidiste kogumine hilisemaks taimeliikide määranguks laboratooriumid Taimkatte iseloomustus


Tulemused 

Enamus välju oli mahajäetud 20­30 aastat tagasi Mahajäetud turbaväljade taastaimestumine on Eestis suures osas looduslik protsess Ainult väike osa mahajäetud turbaväljadest on korrastatud (metsastatud või rajatud marjaistandus)


Jõhvikaistandus Valguta soos Lõuna­ Eestis


J천hvikad Valguta soos


Vaccinium angustifolium Ilmatsalu mahajäetud turbaalal Lþuna­Eestis


Päideroog Phalaris arundinacea Lavassaare mahajäetud turbaväljal Lääne-Eestis


Tingimused ja faktorid olulised taastaimestumisel    

Turbalasundi paksus Pealmise turbakihi omadused Mahajäetud ala mõõtmed ja topograafia Veerežiimi seisukord on esmatähtis 

Optimaalsed tingimused (kõrge veetase 0,2­0,5 m maapinnast). Neis tingimustes on taimestik taastub vähemalt 10 aasta jooksul või kiiremini.


Tuppvillpea Eriophorum vaginatum. Hara soo, Põhja­Eesti


Kased “kanajalgadel”


Eriophorum vaginatum, osaliselt h채vinenud villpea m채ttad seoses puurinde levikuga


Uued leiud mahajäetud turbaväljade revisjoni käigus 

2005, leiti teine Pohlia elongata kasvukoht Eestis

2006, Ephemerum serratum kasvukoht tuvastati Eestis uuesti (eelnev leid pärineb Eestis 19­nda keskpaigast)

2007, Campylopus introflexus, eelnevalt Eestis tundmatu. Inventuuri käigus dateeriti 2 kasvukohta.


Pohlia elongata Elongate Pohlia Moss


Ephemerum serratum Serrate ephemerum moss


Campylopus introflexus Heath star moss


Kokkuvõte 

 

Eestis on 10000 ha mahajäetud turbavälju, mille turbavarud on ligikaudu 13 miljonit tonni 2000 ha , turbavaruga 8 miljonit tonni võib soovitada turba kaevandamiseks Optimaalne veetase on 0,2­0,5 allpool soo pinda Puid tuleb harvendada, et need ei takistaks alustaimestiku kasvu. Leti uusi ja haruldasi taimeliike


Põhilised doktoritöö järeldused 

Soode genees, turba keemiline koostis ja turbaalade taastumine sõltub komplekselt järgnevatest faktoritest: 

toitumine;

maastike geomorfoloogiline tüüp;

taimestik; geoloogilised, geobotaanilised ja mikrobioloogilised protsessid.


Ajaplaan


Ait채h kuulamast

Mall Orru doktoritöö diskussioon  

Mall Orru doktoritöö diskussioon