AVALEHT KAEVUDE TELLIMINE TEENUSED PROJEKTE PERSONAL TASUB TEADA TRÜKISED ENGLISH  

Lämmastikuringest, Nitraadiprobleem

LÜHIDALT

Lämmastikuringe on üks peamisi aineringeid looduses. Lämmastik on tähtis taimede toitaine. Taimede kasvamise tõhustamiseks kasutatakse põllumajanduses lämmastiku allikana nitraatioone sisaldavaid mineraalväetisi. Osa taimede poolt kasutamata jäänud lämmastikust kandub mullast nõrgveega (sademed) välja. Üks osa väljakantavast lämmastikust läheb pinnaveekogudesse (jõed, järved jne), teine aga läheb põhjavette. Aeroobsesse (hapnikurikkasse) põhjavette jõudnud lämmastikuühendid liiguvad kaevudesse, allikatesse ja nende kaudu pinnavette. Põhjaveekihi reostumise kiirus nitraatiooniga sõltub piirkonna hüdrogeoloogilistest tingimustest (kui paks ja tihe on pinnakate põhjavee ja maapinna vahel). Määravaks on sademete hulk mis nõrgub põhjavette (põhjavee toitumine). Anaeroobses veekihis nitraadid denitrifitseeruvad kuni puhta lämmastikuni, seejärel lenduvad. Kuna sügavamad veekihid on anaeroobsed, siis levib nitraatreostus sinna väga aeglaselt. Kõige tundlikumad nitraadireostusele on karstialad ja kaitsmata põhjaveega alad. Nitraatiooni kontsentratsioon tõuseb kergemini paeplatoodel asuvates kaitsmata ning mõõduka toitumisega põhjaveekihtides, sest seal on igaaastane veevahetus väiksem. Mida suurem on põllukultuuride poolt kasutamata jäänud lämmastiku kogus, seda suurem on lämmastikuiooni kontsentratsioon põhjavees. Nõukogude ajal reostus põllumajanduspiirkondade maapinnalähedast põhjavett kasutavate kaevude vesi nitraatiooniga (üle 45 mg nitraatiooni liitris, mis oli tolleaegne piirnorm). Põllumajandustootmise üldise vähenemise ning väetiste kasutamise järsu languse tõttu paranes põhjavee kvaliteet üheksakümnendatel aastatel oluliselt, kuid endiselt on paljude kaevude vesi joogiks kõlbmatu.

Nitraadireostuse piiramiseks on moodustatud Pandivere ja Adavere-Põltsamaa nitraaditundlik ala (Vabariigi Valitsuse 21. jaanuari 2003. a määrus nr 17). Veeseadusega on sätestatud, et nitraaditundlikul alal on sõnniku- ja mineraalväetistega kokku lubatud anda haritava maa hektari kohta külvikorra keskmisena 170 kg lämmastikku aastas, millest mineraalväetistega tohib anda kuni 120 kg aastas.

Nitraadireostus on pikaajaline ja raskesti juhitav probleem. Nitraadiga reostunud vee puhastamine joogiveeks pole majanduslikult teostatav. Alternatiivseks lahenduseks on sügavamate kaevude puurimine, millega kaasneb sageli neist saadava anaeroobse vee töötlemise vajadus. Üks leevendamisvõimalus on vähendada peamiselt kevadel ja sügisel toimuvat nitraadiga reostumist põldudelt. Selle eesmärgi saavutamisega kaasnevad paratamatult taimekasvatuse piirangud.

PÕHJALIKUMALT

Lämmastikuringe tähtsus

Lämmastikuringe on lämmastiku tsükliline liikumine atmosfääri gaasilisest vormist anorgaaniliste ja orgaaniliste ühendite seotud lämmastikuks ning tagasi atmosfääri gaasiliseks vormiks. (joonis 1).

Lämmastikuringe on üks peamisi looduse aineringeid, mida inimene oma huvides mõjutab Lämmastik on tähtis taimede toitaine. Looduslikes oludes on tavaline taimedele kättesaadava lämmastiku defitsiit. Põllumajanduses kasutatakse taimede kasvatamiseks lämmastiku peamise allikana mineraalväetisi ja sõnnikut. Mineraalväetistes sisalduvad ntraadid on taimede ja paljude mikroobide lämmastikuallikaid, nende elutegevuses redutseeritakse nitraatlämmastik taas ammooniumlämmastiku tasemel.

Lämmastikuringe tasakaalu rikub lämmastikväetiste  järjest suurenev  tootmine ja kasutamine, selle tagajärjel  väheneb  lämmastike  tagasipöördumine atmosfääri. Lahustuvate lämmastikuvormide, eelkõige nitraatioonide, suur sisaldus veekogudes toob kaasa nende eutrofeerumise (kinni kasvamise). Lämmastikuringe tasakaalutuse vähendamine on nüüdisaja olulisemaid ökoloogiaprobleeme.

Pärast II maailmasõda muutus põllumajandus intensiivseks. Eestis tõusis mineraalväetiste kasutamine järsult 1970 aastatest alates (joonis 2). Sellel perioodil algaski ulatuslik lämmastikuühendite hajureostus põllumajandusmaadel (joonis 3).

Nitraatide päritolu põhjavees

Ülemäärased nitraatioonid põllumaade aluses põhjavees pärinevad taimede poolt kasutamata jäänud lämmastikust (ingl k nitrogen losses). Osa taimede poolt kasutamata jäänud lämmastikust kandub mullast nõrgveega (sademed) välja (nitrate leaching from soil). Üks osa väljakantavast lämmastikust läheb pinnaveekogudesse (jõed, järved jne), teine aga läheb põhjavette.

Osa põhjavette jõudnud lämmastikuühenditest denitrifitseerub (lämmastikuühend laguneb) mikroorganismide toimel ja lendub. See toimub siis, kui põhjavees või maa sees elavatel mikroorganismidel on anaeroobsed tingimused (ei ole piisavalt hapniku). Aeroobsesse (hapnikurikkasse) põhjavette jõudvad lämmastikuühendid liiguvad allikate kaudu pinnavette.

Põhjaveekihi reostumise kiirus nitraatiooniga sõltub piirkonna hüdrogeoloogilistest tingimustest (kui paks ja tihe on pinnakate põhjavee ja maapinna vahel). Üks määravatest teguritest on sademete hulk, mis nõrgub põhjavette (põhjavee toitumine), võttes mullast kaasa lämmastikühendeid. Sademete hulgast sõltub millises koguses vees mullakihist väljaleostuvad lämmastikuühendid lahjenevad. Põhjaveekihis toimuvate muutuste kiirus oleneb põhjaveekihi kaitstusest  ning pinnase filtratsiooniomadustest (kui palju pinnavett nõrgub põhjavette).

Teiseks määravaks teguriks on põhjaveekihi geokeemiline olukord. Anaeroobses veekihis nitraadid denitrifitseeruvad kuni puhta lämmastikuni, seejärel lenduvad. Kuna aga sügavamad veekihid on anaeroobsed, siis levib nitraatreostus sinna väga aeglaselt. Aeroobses põhjavees nitraadid aga ei lagune vaid liiguvad edasi.

Aeroobse (hapnikurikka) veekihi paksus on harilikult 3-10 meetrit, mis karstialadel võib ulatuda mitmekümne meetrini. Nitraatide põhjavette kandumise vähenedes võib anaeroobne põhjaveekiht tõusta kõrgemale.

Kõige tundlikumad nitraadireostusele on karstialad ja kaitsmata põhjaveega alad. Nitraatiooni kontsentratsioon tõuseb kergemini paeplatoodel asuvates kaitsmata ning mõõduka toitumisega põhjaveekihtides, sest seal on igaaastane veevahetus väiksem. Seepärast on nitraatiooni sisaldus samade lämmastikväetiste koguste juures Põltsamaa piirkonna paeplatool ligi kaks korda suurem kui Pandiveres (joonis 4).

Põhjavette jõudvat lämmastiku kogust saab hinnata lämmastiku bilansside abil.

Põhjavees oleva nitraatiooni keskmise sisalduse ja põhjavee toitumiseks mineva vee mahu alusel saab teada, kui palju nitraatlämmastikku jääb keskmiselt igal aastal põhjavette (joonis 5).

Üheksakümnendate aastate alguse suurmajandite veekaitseskeemide koostamise käigus arvutati haritaval maal saagis kasutamata lämmastiku kogused ja võrreldi neid põldudel paiknevate kaevude keskmise nitraatiooni kontsentratsiooniga (joonis 6). Mida suurem on põllukultuuride poolt kasutamata jäänud lämmastiku kogus, seda suurem on lämmastikuiooni kontsentratsioon põhjavees. Tõeväärseid lämmastikubilansse on võimalik teha ainult pikema perioodi kohta. Kuna mullaga seotud taimetoitainete reserv on suur, võib lühiaegselt saaki saada ka maad väetamata (nagu alepõllult).

Ajalugu ja tänapäev

Nõukogude perioodi lõpul oli keskmine mineraalväetiste kasutamine Eestis üle 110 kg lämmastiku toimeaines haritava maa hektarile. Selle tulemusena reostus põllumajanduspiirkondade maapinnalähedast põhjavett kasutavate kaevude vesi nitraatiooniga (üle 45 mg nitraatiooni liitris, mis oli tolleaegne piirnorm) järgmiselt:

  • Lõuna Eesti 40-70% kaevudest üle piirnormi

  • Põltsamaa piirkond 30-60% kaevudest üle piirnormi

  • Pandivere kõrgustik 20-40% kaevudest üle piirnormi

  • Lahemaa ja Muhu saar alla 10% kaevude veest üle piirnormi.

Lõuna-Eesti puhul oli tegemist valdavalt salvkaevudega. Põllumajandustootmise üldise vähenemise ning väetiste kasutamise järsu languse tõttu paranes põhjavee kvaliteet üheksakümnendatel aastatel oluliselt. Paeplatool Adavere ja Esku ümbruse põldudel on maapinnalähedases põhjavees nitraatioonide sisaldus üheksakümnendatel aastatel kaks korda vähenenud, kuid endiselt on paljude kaevude vesi joogikõlbmatu. Joogivees on nitraatiooni sisaldus limiteeritud (50 mg/l).Põllumajandustootmine kontsentreerub viljakamate muldadega aladele. Paraku on nende alade põhjavesi enamasti kaitsmata. Kujuneb olukord, kus osa põllumajandusmaad on kasutamata ja osal toimub liiga intensiivne tootmine, millega kaasnevad piirkondlikud keskkonnaprobleemid.

Leevendusabinõud, lahendused

Nitraadireostuse piiramiseks on moodustatud Pandivere ja Adavere-Põltsamaa nitraaditundlik ala (Vabariigi Valitsuse 21. jaanuari 2003. a määrus nr 17). See määrus on kehtestatud Veeseaduse ja Euroopa Liidu Nitraadidirektiivi alusel. Nitraadidirektiivi nõuded on poliitilise kompromissi tulemus ja ei ole taganud reostunud maapinnalähedase veekihi joogikõlblikuks muutumist Euroopa Liidu maades. Direktiiv keskendub sõnniku kasutamise korrastamisele, mille tulemina võib loota pinnaveekogude ja karstialade maapinna lähedase põhjavee virtsaga reostamise vähendamist (väheneb orgaanilise aine ja ammooniumiooni sisaldus põhjavees).

Veeseadusega on sätestatud, et nitraaditundlikul alal on sõnniku- ja mineraalväetistega kokku lubatud anda haritava maa hektari kohta külvikorra keskmisena 170 kg lämmastikku aastas, millest mineraalväetistega tohib anda kuni 120 kg aastas. Need nõuded ei taga põldudel maapinnalähedases põhjaveekihis nitraatiooni sisaldust alla 50 mg/l. Sellises koguses väetiste kasutamise tagajärg põhjavee kvaliteedile on varasemast teada.

Kehtestatud keskkonnanõuete tulemina võib loota pinnaveekogude ja karstialade maapinna lähedase põhjavee reostumise vähenemist virtsaga (orgaaniline aine ja ammooniumioon). Nitraatiooni sisaldust põhjavees kehtestatud piirangud ei mõjuta.

Mõõduka tootmise intensiivsuse juures on Pandivere kõrgustikul võimalik säilitada maapinnalähedane põhjaveekiht põldude all joogikõlblikuna. Mõõdukas tootmisintensiivsus tähendaks teravilja saagitaset 2,3 - 3,5 tonni hektarilt. Seega sõltub Pandivere põhjavee kvaliteet põllumeeste tootmiskavadest. Juhul, kui põllumehed seda soovivad, on see teostatav. Kui osa maad jääb väheintensiivsesse kasutusse, kompenseerib see osadel põldudel 120 kg/ha mineraalväetise kasutamise. Kui põllumehed tahavad kasutada maksimaalselt lubatud võimalusi kogu haritaval maal, kujuneb olukord Pandiveres hullemaks kui 1990. aastal (joonis Pandivere 1990;2000), mil keskmiseks orgaanilise ja mineraalväetise summaarseks kasutuseks Järvamaal oli 134 kg/ha. Sellise arengu korral saab põhjavee seisundit prognoosida tolleaegsete Seidla, Järva, Simuna ja Triigi ühismajandite maapinnalähedase vee kvaliteedi analoogia põhjal: keskmine nitraatiooni sisalduseks kujuneb 30-40 mg/l ning 20-40% erakaevude veest on nitraadisisalduse tõttu joogiks kõlbmatu veega. Olukorda võib leevendada osa maa (eelkõige karstialade) jätmine väheintensiivsesse kasutusse ja talvel taimkatteta pindade vähendamine. Siiski loodame, et koostöös põllumeestega suudame Pandiveres säilitada hea põhjavee.

Põllumajanduse keskkonnameetmetesse tuleb leevendusmeetmena lülitada madalate reostunud veega kaevude asendamine. Selline meede on maal elavate inimeste elukvaliteedi tagamiseks tunduvalt efektiivsem kui näiteks sõnnikuhoidlate rajamiseks vajalikud kulutused. Hajaasustuse veevarustuse pilootprojektiga tuleb alustada Adavere piirkonnast.

Põhjavee mõõduka toitumisega paeplatool on olukord keerukam. Lämmastikukadude hoidmine soovitataval tasemel on võimalik ainult üheaastaste kultuuride saakide olulisel piiramisel. Seni kavandatud kitsendused ei taga põhjavee maapinnalähedase veekihi puhtust.

Põltsamaa-Adavere piirkonna põldudel võib kogu maa intensiivsel kasutuselevõtul taastuda 1990 aasta olukord (joonis 6), mil nitraatiooni keskmine sisaldus põllul olevates madalates üksikkaevudes ulatub 40-70 mg/l ja enamikku madalaid kaeve ei saa joogiveeallikana kasutada.

Seega tuleb intensiivse põllumajandustootmise aladel hakata rajamaa põllul elavatele inimestele sügavamaid kaeve, mis võtavad vee anaeroobsest veekihist. Sügavamate kaevude vee tarbimisel osutub vajalikuks veetöötlus, eelkõige raua kõrvaldamine.

Kaev võib võtta nii aeroobset kui anaeroobset põhjavett sõltuvalt konstruktsioonist (joonis 5).

Kuidas saab inimene aidata?

  1. Sügiskünni pindade vähendamine.

  2. Talvel taimkattega põllupindade suurendamine.

  3. Veevõrkude rajamine.

  4. Veevõtt sügavamatest kaevudest.

Lähemat informatsiooni on võimalik saada Euroopa Liidu internetileheküljelt (inglise keeles).

MADIS METSUR, TIIU VALDMAA 2003