Raskasmetallilaskeuma Suomessa vuosina 1985 ja 1990

Dosentti Eero Kubin ja FM Harri Lippo

METSÄNTUTKIMUSLAITOS - Muhoksen tutkimusasema - 1994


1. TAUSTAA

Metsäntutkimuslaitos (METLA) perusti vuosina 1985-86 3009 pysyvää salaista koealaa metsissä tapahtuvien muutosten seuraamiseksi. Puu- ja metsikkötunnusten mittaamisen lisäksi koealoilta on kerätty mm. sammalnäytteitä (Hylocomium splendensja Pleurozium schreberi) raskasmetallilaskeuman tutkimiseksi (kuva 1). Tutkimus on osa kansainvälistä seurantaa, joka käynnistyi yhteispohjoismaisena työnä vuonna 1985. Vuonna 1990 näytteitä kerättiin samanaikaisesti 21 Euroopan maasta. Suomen tuloksia on toistaiseksi raportoitu Pohjoismaat (Rühling et. al. 1987) tai Pohjoismaiden lisäksi lähialueet (Rühling et. al. 1992) kattavina karttoina.

Vuoden 1985 yhteispohjoismaiseen kartoitukseen sammalnäytteet kerättiin vain osalta METLAn pysyviä koealoja ja Lapista ei lainkaan. Lapissa pysyvät koealat perustettiin vuonna 1986. Kaikilta koealoilta kerättiin kuitenkin erilliset näytteet edustamaan pysyvien koealojen perustamisvaihetta. Vuoden 1990 näytteiden tutkimisen jälkeen päädyttiin analysoimaan erikseen myös perustamisvaiheen kaikki näytteet, sillä koko maan kattava systemaattinen koealaverkosto tarjoaa luotettavan lähtökohdan erityisesti laskeumassa tapahtuneiden muutosten toteamiseksi.

Sammalten avulla laskeumaa tutkittaessa erotetaan keruuvuotta edeltäneiden kolmen vuoden aikana kasvaneet osat ja mitataan niiden alkuainepitoisuudet. Koska sammaleet elävät lähes yksistään sadeveden varassa, pitoisuudet kuvaavat samalla ilmasta tulevaa laskeumaa. Tutkimusmenetelmästä johtuen ei siten voida puhua yhden vuoden aikana tulleesta laskeumasta. Tässä yhteydessä käytetään kuitenkin aineistoista vuosilukuja 1985 ja 1990, joina vuosina pääosa tutkituista 4883 näytteistä kerättiin. Tämä raportti on ennakkotieto saaduista tuloksista, joiden avulla tarkastellaan raskasmetallilaskeuman kehitystrendejä 1990-luvulle tultaessa

2. TULOKSET

Kadmium (Cd). Merkittävintä laskeuma on Harjavallan ja Kokkolan alueilla ja kohonneita pitoisuuksia on myös suurimpien taajamien ympäristöissä Etelä- ja Lounais-Suomessa. Tutkimusjakson aikana ovat korkeiden kadmiumpitoisuuksien alueet lähes kokonaan kadonneet ja koko maan keskiarvo on pienentynyt 25 % (kuva 2). Kaukokulkeuman vaikutus ilmenee alenevana trendinä lounaasta koilliseen.

Kadmiumlaskeuma on peräisin pääasiassa fosforilannoitteista, fossiilisista polttoaineista, jätteiden poltto- ja käsittelylaitoksista sekä kaivos- ja metalliteollisuudesta. Lisäksi kaukokulkeumalla on kadmiumin leviämisessä huomattava osuus. Kadmium on myrkyllistä kaikille organismeille ja kumulatiivisuutensa takia kadmiumin käyttöä on tarkasti säädelty.

Kromi (Cr). Merkittävin laskeuma-alue on Tornion terästehtaan ympäristössä. Vaikutusalue on pienentynyt huomattavasti vuodesta 1985 vuoteen 1990, mutta koko maan keskiarvo on kuitenkin kasvanut 6 % (kuvat 2 ja 3).

Päästölähteitä ovat mm. rauta- ja terästeollisuus sekä hiilen käyttö polttoaineena. Kromin haitallisuus riippuu hapetusasteesta. Kromi(III) on haitallista, mutta kromi(VI) on erittäin myrkyllistä organismeille. Kromi(VI) pelkistyy kuitenkin maaperään jouduttuaan nopeasti III-arvoiseksi.

Kupari (Cu). Merkittävin laskeuma-alue on Harjavallan ympäristö. Tutkimusjakson aikana ei Harjavallan alueella eikä koko maan tilanteessa ole tapahtunut muutosta (kuva 2).

Huomattavin päästölähde on metalliteollisuus. Kupari on tärkeä hivenravinne kaikille organismeille, mutta suurina pitoisuuksina se on haitallista nisäkkäille ja erittäin myrkyllistä sienille ja leville.

Rauta (Fe). Merkittävin päästölähde on Raahen terästeollisuus, joka sekin on vaikutusalueeltaan hyvin pieni verrattuna esimerkiksi Kiirunan alueeseen Ruotsissa ja Mo i Ranan sekä Kirkkoniemen alueisiin Norjassa. Koko maan keskiarvo on tutkimusjakson aikana kasvanut 6 % (kuva 2).

Päästölähteitä ovat mm. rauta- ja terästeollisuus sekä kaivostoiminta. Rauta on välttämätön alkuaine, ja suurinakin pitoisuuksina sen haitallisuusaste on alhainen.

Lyijy (Pb). Huomattavia yksittäisiä päästölähteitä ei ole, mutta pitoisuudet ovat Etelä-Suomessa kauttaaltaan korkeita verrattuna Pohjois-Suomeen. Osaltaan lyijyttömään bensiiniin siirtymisen ansiosta on koko maan keskiarvo tarkkailujakson aikana alentunut 35 % (kuvat 2 ja 4).

Lyijyä leviää luontoon ensisijaisesti liikenteen vaikutuksesta, ja sen lisäksi kaukokulkeumalla on huomattava osuus. Nisäkkäille lyijy on kumulatiivisuutensa takia haitallista ja liukoisessa muodossa se on myrkyllistä useimmille organismeille.

Nikkeli (Ni). Huomattavin yksittäinen päästölähde on Harjavallan tehtaat. Kuolan teollisuuden vaikutus näkyy Itä-Lapissa. Tutkimusjakson aikana on koko maan keskiarvo alentunut 11 % (kuvat 2 ja 5).

Päästölähteitä ovat terästeollisuus, sulatot ja öljyn käyttäminen polttoaineena. Nikkeli on myrkyllistä useimmille kasveille ja sienille.

Vanadiini (V). Merkittävimmät päästölähteet ovat Porvoon ja Naantalin oljynjalostamot. Vuoden 1985 aineistossa erottuvat myös Mustavaaran ja Otanmäen kaivokset. Kaivostoiminnan loppuminen sekä pitoisuuksien aleneminen oljynjalostamoiden ympäristössä ovat osaltaan vaikuttaneet siihen, että koko maan keskiarvo on tutkimusjakson aikana alentunut 27 % (kuvat 2 ja 6).

Päästölähteitä ovat öljynjalostusteollisuus ja raskaan öljyn käyttö polttoaineena. Vanadiinin haitallisuus riippuu hapetusasteesta, mutta se on yleensä tiukasti sitoutuneena maaperään, eikä siten ole kasvien saatavilla.

Sinkki (Zn). Merkittäviä yksittäisiä päästölähteitä ei Suomessa ole, ja koko maan keskiarvo on tutkimusjakson aikana alentunut 4 % (kuva 2).

Yleisin päästölähde on metalliteollisuus. Sinkki on välttämätön alkuaine kaikille organismeille, ja se on haitallista vain suurina pitoisuuksina.

Rikki (S). Rikki ei kuulu raskasmetalleihin, mutta sitä tarkastellaan tässä yhteydessä lähinnä happamoittavan ympäristövaikutuksen takia. Merkittäviä yksittäisiä laskeuma-alueita ei ole, mutta Etelä-Suomessa laskeuma on sammaltenkin avulla mitattuna selvästi suurempi kuin Pohjois-Suomessa. Huolimatta rikkipäästöjen alentamiseen tähtäävistä toimenpiteistä on koko maan keskiarvo tutkimusjakson aikana kasvanut 1 % (kuva 2).

Rikkiä joutuu luontoon pääasiassa öljyn ja hiilen käytöstä polttoaineena. Lisäksi kaukokulkeumalla on rikin leviämisessä huomattava osuus.

3. TIIVISTELMÄ

Raskasmetallilaskeumassa on tutkimusjakson aikana tapahtunut pääsääntöisesti pienentymistä. Kadmiumin, nikkelin, lyijyn ja vanadiinin laskeumaa osoittavat pitoisuudet ovat alentuneet siinä määrin, että kuormituksen voidaan katsoa tältä osin alentuneen ja voimakkaiden vaikutusalueiden pienentyneen. Toisaalta kromin, kuparin, raudan ja sinkin pitoisuudet ovat pysyneet lähes samalla tasolla tai hieman kohonneet koko maan tasolla tarkasteltuna. Merkittävää on etenkin rikkipitoisuuden säilyminen samalla tasolla, mikä indikoi varsinkin Etelä-Suomeen kohdistuvan happamoittavan laskeuman vaikutuksen jatkumista.

4. KIRJALLISUUTTA

Rühling, Å., Rasmussen, L., Pilegaard, K., Mäkinen, A., Steinnes, E. 1987. Survey of atmospheric heavy metal deposition in the Nordic countries in 1985 - monitored by moss analysis. NORD 1987:21. 44 s.

Rühling, Å. ,Brumelis, G., Goltsova, N., Kvietkus, K., Kubin, E., Liiv, S., Magnśsson, S., Mäkinen, A., Pilegaard, K., Rasmussen, L., Sander, E., Steinnes, E. 1990. Atmospheric heavy metal deposition in northern Europe 1990. NORD:12. 41 s.


Kuva 1.
METLAn pysyvien koealojen verkostoa. Kartalla on esitetty vuosien 1985 ja 1990 sammalnäytteiden keruun yhteiset koealarypäät (923 kpl).


Kuva 2.
Sammalnäytteiden raskasmetalli- ja rikkipitoisuuksien suhteellinen muutos koko maan aineistoissa vuodesta 1985 vuoteen 1990. Vuoden 1985 keskiarvot on esitetty arvolla 100.


Kuva 3.
Sammalnäytteiden kromipitoisuudet (µg/g) vuosina 1985 ja 1990.
Kuva 4.
Sammalnäytteiden lyijypitoisuudet (µg/g) vuosina 1985 ja 1990.
Kuva 5.
Sammalnäytteiden nikkelipitoisuudet (µg/g) vuosina 1985 ja 1990.
Kuva 6.
Sammalnäytteiden vanadiinipitoisuudet (µg/g) vuosina 1985 ja 1990.