Hapan sulfaattimaa

Hapan sulfaattimaa (synonyyminä joskus myös  alunamaa) on rikkipitoinen sedimentti, joka aiheuttaa hapettuessaan happamuusongelmia ympäristössä. Happamuus on peräisin rikkihaposta, joka liuottaa ympäristölle haitallisia aineita maan mineraaleista.
Potentiaaliset happamat sulfaattimaat syntyvät luonnollisten prosessien myötä matalissa ja hapettomissa pohjasedimenteissä. Jään vetäytyessä Pohjanmereltä viimeisimmän jääkauden jälkeen noin 10 000 vuotta sitten nykyisiä rannikkoalueita peitti Litorinameri. Litorinameren pohjassa syntyi hapettomia sedimenttejä kuolleen planktonin ja levän painautuessa pohjaan. Raudasta ja rikistä syntyi rautasulfidimineraaleja meren pohjasedimentteihin. Rautasulfidimineraalien syntyä ohjaavat mikrobit, jotka tuottavat sulfideja hapettomissa olosuhteissa, joissa esiintyy orgaanista materiaalia energianlähteenä, sekä sulfaatteja (SO4-2) ja rautaa (Fe3+ / Fe2+) reduktiota varten. Maankohoamisen myötä rauta- ja rikkipitoiset sedimentit ovat nousseet merestä. Rikkikiisu (FeS2) on yleisin sulfidimineraali, jota esiintyy potentiaalisissa happamissa sulfaattimaissa. Postglasiaalisten esiintymien lisäksi on olemassa myös toinen happamuutta aiheuttava mineraalityyppi, kallioperän prekambriset mustaliuske-esiintymät. Ne ovat syntyneet liejuisista savisedimenteistä merenpohjassa.
Pohjaveden tason laskiessa sulfidipitoiset sedimentit joutuvat kosketukseen hapen kanssa ja sulfidit hapettuvat ja muuttuvat monimutkaisten prosessien kautta rikkihapoksi (H2SO4) sekä rauta(III)hydroksideiksi. Raudan ja rikin hapettuessa maaperän pH-arvo voi laskea 3,5-4 asti.
Todellinen hapan sulfaattimaa on yleensä hyvin hapanta (pH <4) ja usein rautasaostumien värjäämä.
Happamat sulfaattimaat sisältävät sulfidipitoisia kerroksia. Luonnollisessa, häiriintymättömässä tilassa sulfaattimaat ovat veden kyllästämiä ja sulfidipitoisten maakerrosten pH-arvo on kutakuinkin neutraali. Luonnollisessa tilassa olevia happamia sulfaattimaita kutsutaan potentiaalisiksi happamiksi sulfaattimaiksi. Näiden kerroksien hapettuessa esimerkiksi ojituksen aiheuttaman veden pinnan laskun seurauksena sulfidit muuttuvat rikkihapoksi (sulfaatti), joka aiheuttaa voimakkaan happamoitumisen sekä metallien huuhtoutumisen sulfidikerroksista. Tämän tyyppisiä maita kutsutaan todelliseksi happamiksi sulfaattimaiksi. Hapettuneiden maakerroksien alta voi löytyä myös potentiaalisia happamia sulfaattimaita.
Potentiaalinen hapan sulfaattimaa on yleensä väriltään musta tai tumman harmaa sekä pH-arvoltaan neutraali.
Sulfidipitoiseksi maakerrokseksi voidaan määrittää sellaiset kerrokset tai sedimentit, jotka sisältävät huomattavan määrän sulfidimineraaleja (sulfidipitoisuus ≥ 0,01 %).
Jos sulfidipitoisuuksia ei ole analysoitu, voidaan sulfidisedimentti määrittää seuraavasti:
1) kokonaisrikkipitoisuus ≥ 0,01 % sekä
2) toistuvilla pH-mittauksilla maaperänäytteistä, jotka ovat saaneet hapettua (inkubaatio). pH-arvon laskiessa alle 4,0 useamman viikon kestävän hapettumisjakson jälkeen maaperä voidaan luokitella potentiaaliseksi happamaksi sulfaattimaaksi.
Tyypillinen sulfidipitoinen maakerros koostuu hienorakeisista lajitelluista maalajeista tai liejusta, joissa kokonaisrikkipitoisuudet ovat suurempia kuin 0,2 %. Näiden lisäksi myös karkearakeisemmat maalajit saattavat aiheuttaa happamuutta niiden kokonaisrikkipitoisuuksien ylittäessä 0,01 %. Viljelymailta otetuista maaperäprofiileista voidaan havaita selkeä hapettumiskerros pohjaveden pinnan yläpuolella, joka on värjäytynyt ruosteenpunaiseksi rautasaostumista. Pohjaveden pinnan alapuolella kerrokset ovat tumman harmaita. Sulfaattimaita voidaan tunnistaa myös tunnusomaisen hajun perusteella, joka on peräisin rikkivedystä.