Happamoitumisen vesikemialliset muutokset

Vesistöt saavat vain pienen osan sadevedestä suorana sadantana veden pinnalle. Suurin osa sadevedestä tulee ympäröivälle valuma-alueelle, josta vesi valuu pintamaassa tai pohjavesien kautta lopulta vesistöihin. Valuvan veden kemialliset ominaisuudet muuttuvat maaperässä erilaisten reaktioiden myötä, joten maaperän ominaisuuksista riippuen vesistöjen veden laatu voi poiketa huomattavastikin sadevedestä. Happamoittavan rikki- ja typpilaskeuman – happosateen – uhka vesistöjen happamoitumiselle, siihen johtaville vesikemiallisille muutoksille, onkin paljolti kiinni valuma-alueen puskurikyvystä eli kyvystä neutraloida happosadetta haitattomampaan muotoon.

Happaman laskeuman jatkuessa pitkään, ensimmäisenä merkkinä happamoitumisesta on maaperän ja veden puskurikyvyn eli alkaliniteetin pieneneminen. Hapan laskeuma kuluttaa tehokkaasti erityisesti happamoitumiselle herkkien alueiden vähäisiä maaperän ja veden puskurivarastoja. Kun hapan laskeuma ylittää valuma-alueen neutralointikyvyn, puskurivarastot happamuutta vastaan alkavat olla lopussa. Maaperä on silloin jo pahasti happamoitunut ja sen rikki- ja typpiyhdisteiden määrät ovat kasvaneet suuriksi, jotka huuhtoutuvat vesistöihin happamina rikki- ja typpihappoina. Happamissa olosuhteissa myös metalleja, kuten eliöille haitallista alumiinia, alkaa liueta veteen. Vesistöjen puskurikyvyn loputtua veden happamuutta kuvaava pH-arvo alkaa pysyvämmin laskemaan.

Vesistöjen happamoitumista ei voi aluksi havaita paljain silmin. Happamuutta huonosti sietävien kasvi- ja eläinlajien väheneminen ovat ensimmäisiä merkkejä jo pitkälle edenneestä happamoitumisesta. Aivan happamoitumisen loppuvaiheessa vesistöjen vesi kirkastuu kun monet vesikasvit ja kasviplanktonin levät ovat taantuneet ja veden ruskeaa väriä aiheuttavat humusyhdisteet alkavat saostumaan.

Happamoituneita vesistöjä on useimmiten kallioisilla seuduilla tai alueilla, joiden maaperä on ohut tai koostuu jääkauden aikana lajittuneesta karkeasta sorasta tai hiekasta. Sadevesi kulkeutuu ohuiden tai karkeiden maakerrosten läpi hyvin nopeasti. Se on vain lyhyen aikaa kosketuksissa maa-ainesten kanssa, eikä ehdi neutraloitua paljoakaan ennen päätymistään järvialtaaseen tai pohjavedeksi. Happamoitumiselle herkille alueille on myös tyypillistä ns. happamista kivilajeista koostuva maa- ja kallioperä, josta irtoaa heikosti hapanta valumavettä neutraloivia aineita. Tyypillinen happamoitunut vesistö sijaitsee metsäisellä tai kallioisella seudulla järviketjun latvoilla tai lähellä happamoittavaa päästölähdettä. Sen valuma-alue on yleensä pieni ja myös itse järvi on usein pienikokoinen, yleensä alle 10 hehtaaria. Yli 100 hehtaarin suuruiset happamuudesta kärsivät järvet ovat harvinaisia.

Monet järvet ovat luontaisesti happamia maa-alueilta huuhtoutuvista humusyhdisteistä ja niiden orgaanisista hapoista johtuen. Humushappamalle järvelle on tyypillistä veden voimakkaan ruskea väri. Ihmisen toiminta on kuitenkin näissäkin järvissä lisännyt happamuutta.