JÄRVIKALOJEN VIERASAINEPITOISUUDET ETELÄ- SAVOSSA TARVITAANKO ALUEELLISIA SYÖNTISUOSITUKSIA

Transkriptio

1 JÄRVIKALOJEN VIERASAINEPITOISUUDET ETELÄ- SAVOSSA TARVITAANKO ALUEELLISIA SYÖNTISUOSITUKSIA Ulla-Maija Kostiainen Järvikalojen vierasainepitoisuudet Etelä-Savossa tarvitaanko alueellisia syöntisuosituksia Pro Gradu -tutkielma Ympäristötiede Itä-Suomen yliopisto, Ympäristö- ja biotieteiden laitos Toukokuu 2019

2 ITÄ-SUOMEN YLIOPISTO, Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta Ympäristötiede Ulla-Maija Kostiainen: Järvikalojen vierasainepitoisuudet Etelä-Savossa tarvitaanko alueellisia syöntisuosituksia Pro gradu -tutkielma 62 sivua, 3 liitettä (7 sivua) Tutkielman ohjaajat: Anna-Maria Veijalainen (yliopisto-opettaja, FT), Arja Tervahauta (dosentti, yliopistotutkija, FT) ja Sirpa Peräniemi (projektitutkija, FT) Itä-Suomen yliopisto, Sampsa Kinnunen (terveysvalvonnan johtaja, FM) Itä-Savon sairaanhoitopiirin kuntayhtymä Toukokuu 2019 Avainsanat: järvikala, vierasaineet, raskasmetallit, iän- ja kasvunmääritys TIIVISTELMÄ Tämän Pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli tuottaa tietoa Itä-Savon sairaanhoitopiirin kuntayhtymän toimialueen järvikalojen vierasainepitoisuuksista ja selvittää tulosten pohjalta alueellisten kalojen syöntisuositusten tarpeellisuus. Tutkittavina kalalajeina olivat ahven (Perca fluviatilis), hauki (Esox lucius) ja kuha (Sander lucioperca). Näytekalat kerättiin paikallisilta ammatti- ja virkistyskalastajilta helmi-toukokuussa Näytekalojen tuli olla mahdollisimman suurikokoisia. Näytteitä saatiin yhteensä 37 kappaletta 12 eri järvestä. Kaloista selvitettiin elohopea-, kadmium-, lyijy- ja cesium-137- pitoisuus, minkä lisäksi kaloista määritettiin kokonaispituus, paino, sukupuoli, ikä ja vuosittainen kasvu. Näytekalojen lihas- ja maksanäytteiden raskasmetallipitoisuuksien määrittämiseen käytettiin ICP-MS -tekniikkaa. Kalojen lihaksen cesium-137-pitoisuus määritettiin gammaspektrometriaan perustuvalla RADEK MKGB-01-mittalaitteella. Kalojen ikä ja vuosittainen kasvu määritettiin luutumiin muodostuvista vuosirenkaista. Kalojen painon ja iän vaikutuksia lihaksessa esiintyviin vierasainepitoisuuksiin tarkasteltiin tilastollisesti Kruskal-Wallis-testillä (p< 0,05). Kalojen kokonaispituus kasvoi pääsääntöisesti painon kasvaessa. Näytekalojen iät vaihtelivat välillä Tutkimuskaloista 85 % määritettiin naaraiksi. Ahventen, haukien ja kuhien painon sekä haukien iän todettiin vaikuttavan niissä esiintyviin elohopeapitoisuuksiin. Kahden haukinäytteen elohopeapitoisuus ylitti Euroopan komission asetuksessa (EY) N:o 1881/2006 hauen lihalle asetetun lainsäädännöllisen enimmäismäärän (1,0 mg/kg). Muissa näytteissä ei todettu tutkittujen vierasaineiden lainsäädännöllisten enimmäismäärien tai suositusarvojen ylityksiä. Maksanäytteistä saadut tulokset osoittivat kadmiumin kertymistä kalojen maksaan. Kaloista määritetyt vierasainepitoisuudet olivat niille annettuihin lainsäädännöllisiin enimmäismääriin ja suosituksiin verraten pieniä kahta haukinäytettä lukuun ottamatta. Hyvä yleisohje edelleen olisi syödä kalaa ainakin kahdesti viikossa, eri kalalajeja vaihdellen ja noudattaa Ruokaviraston antamia turvallisen käytön ohjeita kalojen syönnin rajoittamisesta. Tämän yksittäisen tutkimuksen ja rajallisen näytemäärän perusteella voidaan todeta, että alueellisia kalojen syöntisuosituksia ei ole tarpeellista antaa. Kalojen alueellisten syöntisuositusten antaminen vaatisi laajempia ja kattavampia tutkimuksia.

3 UNIVERSITY OF EASTERN FINLAND, Faculty of Science and Forestry Environmental Science Ulla-Maija Kostiainen: Contaminants of lake fishes in Southern Savonia is there a need for regional dietary recommendations on fish consumption Master s thesis 62 pages, 3 appendix (7 pages) Supervisors: Anna-Maria Veijalainen (University Teacher, PhD) Arja Tervahauta (Docent, PhD) and Sirpa Peräniemi (Chemist, PhD) University of Eastern Finland, Sampsa Kinnunen (Head of the Department of Health Control, MSc) The Eastern Savo healthcare district May 2019 Keywords: lake fish, heavy metals, contaminants, age and growth determination ABSTRACT The aim of this Master s thesis was to provide results concerning contaminants of lake fishes in Eastern Savo healthcare district, and to find out if there if there is a need for regional dietary recommendations on fish consumption. The studied fish species were perch (Perca fluviatilis), pike (Esox lucius) and pikeperch (Sander lucioperca), which were captured by professional fishers and recreational fishers between February and May A total of 37 samples were obtained from 12 different lakes. Mercury, cadmium, lead and cesium-137 concentrations and also the length, weight, gender, age and growth rate of the fishes were analyzed. ICP-MS -technology was used to analyze mercury, cadmium and lead concentrations in fish muscle tissues and livers, and cesium-137 concentration of fish muscle tissues was analyzed by gamma spectrometry based measuring device RADEK MKGB-01. The age and annual growth rate were determined from their bones and scales. The effect of fish weight and age on the contaminant levels of fish muscle tissues were tested with a non-parametric Kruskal-Wallis test (p< 0.05). In general, as the total length of the fishes increased, also the weight increased. The age of the fishes ranged from 5+ to 19 +, and 85 % of the samples were females. The weight of perch, pike and pikeperch and the age of pike had an effect on mercury concentration of fish muscle tissue. The mercury concentration exceeded the legal maximum concentration (1.0 mg/kg) defined in the European Commission Regulation (EC) No 1881/2006 only in two pike samples. In other samples, the levels of contaminants did not exceed the regulatory limits or recommended values. The liver samples showed cadmium accumulation on the livers of the fishes. In conclusion, the concentrations of contaminants were below the regulatory limits of recommended values with the exception of two pikes. Thus, it is still recommended to eat different fish species at least twice a week and follow the guidelines given by the Finnish Food Authority. The present study had a limited sample size, and therefore, it is not conceivable to set any regional dietary recommendations on fish consumption based on this study. Regional dietary recommendations on fish consumption would demand more extensive and comprehensive research.

4 ESIPUHE Tutkimuksen toimeksiantajana oli Itä-Savon sairaanhoitopiirin kuntayhtymän (Sosteri) ympäristöterveydenhuollon terveysvalvonnan yksikkö. Terveysvalvonnan tavoitteena on varmistaa toimialueen asukkaille turvallinen ja terveellinen elinympäristö. Sosterin jäsenkuntia ovat Enonkoski, Rantasalmi, Savonlinna ja Sulkava, joiden lisäksi ympäristöterveydenhuollon alue kattaa myös Juvan ja Puumalan kunnat. Sosterin ympäristöterveydenhuollon toimialueella on noin asukasta ja alueen pinta-alasta noin 32 % on vettä. Alueen suurimpia valvontakohteita ovat isot elintarvikelaitokset, vesilaitokset ja alkutuotantopaikat, minkä lisäksi alueella on sen kokoon nähden paljon kala-alan toimijoita. Sosterin ympäristöterveydenhuollon alue tunnetaan vilkkaana kesämatkailu- ja mökkeilyalueena, minkä vuoksi alueella on elinkeinokalastuksen lisäksi paljon vapaa-ajan kalastusta. (Itä-Savon sairaanhoitopiiri 2018.) Tutkimusmateriaalin keräys toteutettiin vuonna 2018 helmi-toukokuun aikana, jolloin kaikki halukkaat saivat toimittaa tutkimusalueelta pyydettyjä kalanäytteitä Sosterin toimipisteisiin. Keräysajan päätyttyä näytekalojen raskasmetallipitoisuudet määritettiin Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksella ja cesium-137-pitoisuuden määritystä varten kaloista lähetettiin lihasnäyte Eurofins Scientificin toimipisteeseen Lahteen. Haluan kiittää kaikkia tutkimukseen kaloja toimittaneita henkilöitä, jotka mahdollistivat tämän Pro gradu -tutkimuksen toteuttamisen. Kiitos Sosterin terveysvalvonnan yksikön työntekijöille, jotka auttoivat näytekalojen vastaanottamisessa, säilytyksessä ja mahdollisissa ongelmatilanteissa. Kiitos Teemu Poutiaiselle, joka ohjeisti kalojen käsittelyssä ja perehdytti kalojen iän määrittämiseen. Kiitokset myös Kaisu ja Urho Kiukkaan rahastolle tähän tutkielmaan myönnetystä henkilökohtaisesta apurahasta. Edellä mainittujen lisäksi kiitos kuuluu tutkielmani ohjaajille ja kaikille niille, jotka tukivat minua työn edetessä. Savonlinnassa Ulla-Maija Kostiainen

5 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO KIRJALLISUUSKATSAUS KALOJEN KASVU JA IKÄ Ahven (Perca fluviatilis) Hauki (Esox lucius) Kuha (Sander lucioperca) ELOHOPEA Elohopea kalassa Elohopea ihmisessä KADMIUM Kadmium kalassa Kadmium ihmisessä LYIJY Lyijy kalassa Lyijy ihmisessä CESIUM Cesium-137 kalassa Cesium-137 ihmisessä TUTKIMUKSEEN VALITUT VIERASAINEET TYÖN TAVOITTEET AINEISTO JA MENETELMÄT NÄYTEKALOJEN PYYNTI JA TUTKIMUSALUE NÄYTEKALOJEN MÄÄRÄ JA KALOISTA MÄÄRITETYT TIEDOT KALOJEN IÄN- JA KASVUNMÄÄRITYS RASKASMETALLIT CESIUM TILASTOLLISET MENETELMÄT TULOKSET KALOJEN PITUUS, PAINO, SUKUPUOLI, IKÄ JA KASVU KALOJEN VIERASAINEPITOISUUDET Elohopea... 39

6 5.2.2 Kadmium Lyijy Raskasmetallipitoisuuksien keskiarvot ikäryhmittäin Cesium KALOJEN MAKSAN VIERASAINEPITOISUUDET Elohopea Kadmium Lyijy TULOSTEN TARKASTELU NÄYTEKALOJEN KASVU JA IKÄ VIERASAINEET JOHTOPÄÄTÖKSET LÄHDELUETTELO LIITTEET 1 TUTKIMUSJÄRVIEN KUVAUS 2 KALOJEN PYYNTIALUEET, PAINO, PITUUS, IKÄ JA SUKUPUOLI 3 KALOJEN VUOSITTAINEN KASVU

7 7 1 JOHDANTO Kala on ihmiselle tärkeä ravinnon ja hyvinvoinnin lähde. Se sisältää terveellisiä rasvahappoja, vitamiineja, kivennäisaineita ja paljon proteiinia. Kalasta saa muun muassa D-vitamiinia ja omega-3-rasvahappoja, joiden on todettu vähentävän sydän- ja verisuonitautiriskiä. (Ruokavirasto 2019a.) Suomalaisista kuluttajista yli 90 % syö kalaa ja arvostaa erityisesti kotimaista kalaa ravintona (Airaksinen ym. 2018). Nykytietämyksen mukaan kalan terveyshyödyt ovat suuremmat kuin mahdolliset kalojen sisältämien vierasaineiden aiheuttamat terveyshaitat. Suomalaisen kalan vierasainepitoisuuksissa on havaittu laskeva trendi 2000-luvulla, mikä on merkki kansainvälisten yhdisteiden käyttöä ja päästöjen rajoittamista koskevien sopimusten konkreettisista vaikutuksista. Tieto kaloihin kertyvistä vierasaineista on kuitenkin osaltaan vaikuttanut kotimaisen kalan kulutuksen vähenemiseen viime vuosina. (Airaksinen ym ) Vierasaineita vapautuu ympäristöön luonnollisista lähteistä ja ihmisen toiminnasta. Maankuoresta vierasaineita vapautuu ympäristöön luonnollisten prosessien, kuten eroosion ja vulkaanisen toiminnan vaikutuksesta (mm. Liu ym. 2011; Pappas ym. 2010). Ihmisen toiminnan aiheuttamia lähteitä ovat esimerkiksi metalli- ja kaivosteollisuus, yhdyskuntajätevedet, hulevedet ja kaatopaikat (Londesborough 2006). Vierasaineiksi luokitellaan muun muassa raskasmetallit, kasvintuotannossa käytettävien kasvinsuojeluaineiden jäämät ja radioaktiivinen cesium-137 (Ruokavirasto 2019a). Elintarviketurvallisuuden näkökulmasta raskasmetalleista merkittävimpiä ovat elohopea, kadmium ja lyijy, sillä niillä on todettu olevan haitallisia vaikutuksia ihmisen terveyteen, ne rikastuvat ravintoketjussa eikä niillä ole ihmiskehossa biologista funktiota (mm. Airaksinen ym. 2018; Khan ja Siddiqi 2016). Elintarvikkeet ovat ihmiselle tärkeimpiä raskasmetallien altistuslähteitä, vaikka pitoisuudet niissä voivat olla hyvinkin pieniä. Pitkäaikaisella altistumisella pienille pitoisuuksille voi kuitenkin olla terveysvaikutuksia etenkin, jos vierasaineen viipymä elimistössä on pitkä. (Evira 2015a.) Kaloihin vierasaineita päätyy veden ja ravinnon kautta (Evira 2015a). Euroopan komissio on asettanut lainsäädännölliset enimmäismäärät elohopealle, kadmiumille ja lyijylle kalassa. Euroopan komission asetuksessa (EY) N:o 1881/2006 annettu elohopean enimmäismäärä ahvenessa (Perca fluviatilis) ja kuhassa (Sander lucioperca) on 0,5 mg/kg ja hauessa (Esox lucius)

8 8 1,0 mg/kg tuorepainoa kohden. Kadmiumin enimmäismäärä ahvenessa, hauessa ja kuhassa on 0,05 mg/kg ja lyijyn 0,3 mg/kg tuorepainoa kohden. Komission asetuksen (EY) N:o 1881/2006 mukaan tuotteita, joissa sallitut enimmäismäärät ylittyvät, ei saa saattaa markkinoille eikä niitä saa käyttää elintarvikkeiden ainesosina. Euroopan komission antaman suosituksen (KSuos 2003/274/Euratom) mukaan jäsenmaissa myytävien luonnontuotteiden cesium-137-pitoisuus ei saa ylittää arvoa 600 Bq/kg. Edellä esitetty arvo koskee muun muassa järven petokaloja. Komission asetuksen (EY N:o 1881/2006) ja suosituksen (KSuos 2003/274/Euratom) lisäksi valtion ravitsemusneuvottelukunta on antanut yleiset kalan syöntisuositukset, joiden mukaan kalaa tulisi syödä ainakin kahdesti viikossa, eri kalalajeja vaihdellen. Ruokavirasto (ent. Evira) on laatinut kalan turvallisen käytön ohjeet, jotka sisältävät tiettyjä poikkeuksia kalan yleisiin syöntisuosituksiin. Turvallisen käytön ohjeiden laadinnassa on huomioitu kalojen elohopea- ja cesium-137-pitoisuuksien lisäksi dioksiinien ja polykloorattujen bifenyylien eli PCByhdisteiden pitoisuudet. Ohjeiden mukaan raskaana olevat ja imettävät naiset eivät saisi syödä haukea lainkaan. Lapsille, nuorille ja hedelmällisessä iässä oleville suositellaan haukea enintään 1 2 kertaa kuussa, samoin kuin isoja silakoita ja Itämerestä pyydettyä lohta tai taimenta. Päivittäin sisävesialueiden kalaa syöville suositellaan petokalojen, kuten hauen, käytön vähentämistä. (Evira 2019a.) Paikallinen elintarvikeviranomainen voi tarvittaessa antaa toimialueellaan suosituksia elintarvikkeiden käytön rajoittamiseksi, mikäli alueella todetaan esimerkiksi suurentunut riski raskasmetallien kertymisessä kaloihin. (Airaksinen ym ) Tässä tutkimuksessa kerättiin kalanäytteitä kahdestatoista elinkeino- ja virkistyskalastuksen näkökulmasta merkittävästä järvestä Sosterin terveysvalvonnan toimialueelta. Tutkittavina kalalajeina olivat ahven, hauki ja kuha. Ne ovat pitkäikäisiä ja yleisiä petokaloja Suomessa, jotka päätyvät usein ihmisten ravinnoksi. Tutkimuksen tarkoituksena oli tuottaa tietoa tutkimusalueen kalojen vierasainepitoisuuksista ja selvittää tulosten pohjalta mahdollisten alueellisten kalojen syöntisuositusten tarpeellisuus. Lisäksi tutkimuksessa määritettiin näytekalojen kokonaispituus, paino, sukupuoli, ikä ja vuosittainen kasvu. Iän ja kasvunopeuden määrittäminen vierasainetutkimuksissa on tärkeää, sillä ne voivat vaikuttaa kalassa esiintyvien vierasaineiden määrään.

9 9 2 KIRJALLISUUSKATSAUS 2.1 KALOJEN KASVU JA IKÄ Kalat ovat vaihtolämpöisiä eläimiä, jotka voivat kasvaa koko elämänsä ajan. Vuodenajoilla on kuitenkin vaikutusta niiden kasvurytmiin ja suurin osa Suomen kalalajeista kasvaakin kesällä, kun lämpötila on riittävän korkea. Kalojen kasvu on nopeaa, kun lämpötila on suotuisa ja ravintoa riittävästi. Lämpötilan ja ravinnon määrän ollessa alhainen kasvu hidastuu. Kylmissä olosuhteissa kalat kuitenkin elävät tavallisesti pidempään. Kalojen lajikohtainen maksimikoko ja korkein elinikä määräytyvät perinnöllisesti, mutta myös ympäristötekijöillä, kuten veden laadulla on merkitystä. (Yrjölä ym. 2015; Raitaniemi ym ) Hauella, ahvenella ja useimmilla särkikaloilla (Cyprinidae) kasvu on suhteellisen tasaista läpi elämän. Kalayksilöiden kasvunopeudet kalakannan sisällä voivat kuitenkin vaihdella riippuen muun muassa ravintotottumuksista. (Raitaniemi ym ) Monien kalalajien naaraat kasvavat etenkin sukukypsyyden saavuttamisen jälkeen nopeammin ja kookkaammiksi kuin koiraat, vaikka naaraat saavuttavat sukukypsyyden koiraita myöhemmin. (Yrjölä ym. 2015; Raitaniemi ym ) Kalan ikä pystytään määrittämään niiden luutumiin eli suomuihin ja luihin muodostuvista vuosirenkaista. Periaate on sama kuin puiden vuosirenkaiden muodostumisessa. Kalan kesäaikainen kasvu näkyy luutumassa leveänä ja vaaleana vyöhykkeenä, kun taas talvikasvu kapeana ja tummana vyöhykkeenä. Yhdessä edellä mainitut vyöhykkeet muodostavat kalan vuosikasvuvyöhykkeen, jonka ulkoreunaa kutsutaan vuosirenkaaksi. Vuosirenkaiden väliset etäisyydet riippuvat vuotuisista kasvuolosuhteista. (Yrjölä ym ) Ahven (Perca fluviatilis) Ahven on Suomen yleisin kalalaji ja kansalliskalamme (Halonen ja Pennanen 2015; Yrjölä ym. 2015). Ahven tunnetaan runsaana petokalana lähes koko Suomessa lukuun ottamatta pohjoisimpia tunturilampia (mm. Airaksinen ym. 2018; Yrjölä ym. 2015). Ahven ei ole elinympäristönsä suhteen kovin vaativa ja sen kykenee elämään myös happamissa ja vähähappisissa vesissä. Ahven pystyy kilpailemaan ravinnosta ja elintilasta lähes kaikkien kotimaisten kalalajien

10 10 kanssa. Ahven on vapaa-ajankalastajien eniten pyytämä kalalaji ja se viihtyy tavallisesti parvissa lajitovereidensa tai esimerkiksi särkien (Rutilus rutilus) kanssa lämpimässä vedessä. (Yrjölä ym ) Ahven on ravintonsa suhteen kaikkiruokainen ja sen ruokailutottumuksissa voi olla eroavaisuuksia sekä saman että eri vesistöalueen yksilöiden välillä. Kaloja syövät ahvenet kasvavat muunlaista ravintoa, kuten eläinplanktonia, käyttäviä yksilöitä nopeammin. Erilaisissa elinympäristöissä ja ravinto-olosuhteissa kasvavien ahventen kasvu voi olla hyvinkin vaihtelevaa. Ahvenen kasvunopeus on riippuvainen muun muassa lämpötilasta, ravinnosta ja muiden samaa ravintoa käyttävien kalojen läsnäolosta. Suomessa ahvenen keskimääräisenä pituuskasvuna voidaan pitää seuraavaa: 1-vuotiaana 5 7 cm, 2-vuotiaana 9 11 cm, 3-vuotiaana cm, 4- vuotiaana cm, 7-vuotiaana cm ja 10-vuotiaana cm. (Yrjölä ym ) Ahvenen kutu alkaa heti jäiden lähdön jälkeen ja voi kestää jopa heinäkuun alkuun saakka. Ahven kutee yleensä ensimmäisen kerran 2 5-vuotiaana ja 8 14 cm pitkänä. Koiraat saavuttavat sukukypsyyden tavallisesti 2 3-vuotiaina ja naaraat 3 5-vuotiaina. Sukukypsyyden saavuttamisiässä on kuitenkin suurta vaihtelua ahvenkantojen välillä ja hidaskasvuisissa ahvenkannoissa sukukypsyyden saavuttamisikä voi olla jopa 6 7 vuotta. Parin ensimmäisen vuoden aikana ahvenella ei ole suuria kasvueroja sukupuolten välillä. Sukukypsyyden saavuttamisen jälkeen naaraat kasvavat kuitenkin nopeammin ja kookkaammiksi kuin koiraat. (Yrjölä ym ) Hidaskasvuisia ahvenkantoja esiintyy muun muassa ruskeavetisissä metsälammissa, joissa ahven voi parhaimmillaan saavuttaa vain senttimetrin pituuden ja gramman painon. Suotuisat ravinto- ja elinolosuhteet voivat kohottaa pituuden senttimetriin ja painon 1 2 kilogrammaan. Kilogramman painon ahven saavuttaa hyvissä kasvuolosuhteissa keskimäärin 9 12 vuoden iässä. Vanhin Suomessa tavattu Inarin Vuontisjärvestä pyydetty ahven määritettiin 29-vuotiaaksi (pituus 34,3 cm, paino 550 g). (Yrjölä ym ) Hauki (Esox lucius) Hauki on petokala, jota esiintyy pohjoisen pallonpuoliskon kylmillä ja lauhkeilla alueilla. Hauki elää lähes kaikissa Suomen sisävesissä, lukuun ottamatta pohjoisimpia tunturijärviä. (Halonen ja Pennanen 2015; Yrjölä ym ) Hauki sopeutuu hyvin erilaisiin elinympäristöihin ja kes-

11 11 tää muun muassa happamia olosuhteita. Hauki tunnetaankin maailman laajimmalla alueella elävänä sisävesikalana. Hauki viihtyy vesistöissä, joissa on runsaasti vesikasvillisuutta ja matalia ranta-alueita. Hauki on melko paikallinen kalalaji, mutta joskus se voi uida kauaskin kotivesiltään. Hauen vaellusalueen laajuuteen vaikuttavat ensisijaisesti veden lämpötila ja vuodenaika. Haukea kalastetaan paljon sen levinneisyysalueilla. (Yrjölä ym ) Hauen poikanen käyttää ravinnokseen pääasiassa eläinplanktonia, mutta noin kymmenen senttimetriä pitkä hauki syö käytännössä yksinomaan muita kaloja. Hauki syö yleensä sitä, mitä on helpoimmin tarjolla. Varttuneemmalle hauelle kelpaavat kalaravinnon lisäksi niin vesilintujen poikaset kuin sammakotkin. (Halonen ja Pennanen 2015; Yrjölä ym ) Vaikka hauki pärjää lämpimässäkin vedessä, viihtyy se parhaiten alle 15-asteisessa vedessä (Yrjölä ym. 2015). Hauki tunnetaan nopeakasvuisena ja pitkäikäisenä kalalajina. Hauen kasvukausi on kesällä ja pituus ensimmäisen kesän jälkeen voi elinolosuhteista riippuen vaihdella 6 18 senttimetrin välillä, minkä jälkeen kasvu jatkuu muutaman vuoden ajan noin kymmenen senttimetrin vuosivauhdilla. (Yrjölä ym. 2015; Raitaniemi ym ) Viisivuotias hauki on yleensä cm pitkä ja metrin raja rikkoutuu tavallisesti vuoden iässä. Eri vesien hauilla voi kuitenkin olla suuria kasvueroja riippuen muun muassa elinolosuhteista ja yksilöiden ravintotottumuksista. (Yrjölä ym ) Hauen kutu sisävesissä alkaa yleensä pian jäiden lähdön jälkeen ja kestää viikosta kahteen. Koiraat saavuttavat sukukypsyyden tavallisesti 2 4-vuotiaina ja naaraat 3 4-vuotiaina. Kutevan hauen vähimmäispituus on cm. Ennen sukukypsyyden saavuttamista molemmat sukupuolet kasvavat samaa vauhtia, mutta 3 4 vuoden iästä alkaen naaraat kasvavat koiraita nopeammin. Naarat voivat parhaimmillaan painaa yli 20 kilogrammaa. Vanhin Suomessa tavattu Inarin Muddusjärvestä pyydetty naarashauki (pituus 118 cm, paino 8,9 kg) määritettiin 40-vuotiaaksi. (Yrjölä ym ) Kuha (Sander lucioperca) Kuha tunnetaan lämpimän veden pitkäikäisenä petokalana, joka elää Suomessa levinneisyysalueensa äärirajoilla. Kuhan levinneisyys on laajentunut viime vuosikymmeninä esimerkiksi istutustoimenpiteiden ja ilmasto-olosuhteiden vaikutuksesta. Suomen vesistöissä kuhien määrä on kasvanut erityisesti lämpimien kesien johdosta. Suomessa kuhan levinneisyysalue on Etelä-

12 12 Suomesta Etelä-Lappiin. (Yrjölä ym ) Kuha viihtyy sameavetisillä, syvillä ja pinta-alaltaan suurilla elinalueilla. Kuhan tunnetaan oleskelevan paljon suurilla selkävesillä karttaen tiheitä kasvillisuusalueita. (Halonen ja Pennanen 2015; Yrjölä ym ) Kuha sietää suhteellisen hyvin vesien rehevöitymistä ja suomalaisten järvien kuhakantojen tarkastelussa on jopa osoitettu, että veden rehevöitymisellä on positiivinen vaikutus kuhakannan voimakkuuteen. Kuha on erittäin suosittu kalastuskohde ja ruokakala. (Yrjölä ym ) Nuoret kuhat syövät lähinnä selkärangattomia eläimiä ja saavuttaessaan noin 10 senttimetrin pituuden ravinto vaihtuu pääasiassa pikkukaloihin. Kuhan läsnäololla on lähes aina negatiivinen vaikutus järven muiden kalalajien yksilömäärään. Aikainen kalaravintoon siirtyminen nopeuttaa kuhan kasvua ja pienentää kuolevuutta, mutta kuhakantoja, joissa siirtymistä kalaravintoon ei ole tapahtunut, on myös havaittu. (Yrjölä ym ) Kuha on ahveneen verrattuna nopeakasvuinen. Yleensä kuha kasvaa ensimmäisenä kesänä 6 11 senttimetrin mittaiseksi. (Halonen ja Pennanen 2015; Raitaniemi ym ) Toisen kesän jälkeen kuha on tavallisesti cm pitkä. Tästä eteenpäin kasvu on nopeaa, ja viisivuotiaat kuhat ovat keskimäärin cm pitkiä. 6 8-vuotias kuha on noin kilogramman painoinen ja 47 cm pitkä. Kuhan kasvunopeus voi kuitenkin vaihdella eri vesialueilla. Suomen nopeakasvuisimmissa kuhakannoissa Etelä-Suomen järvissä kuha saavuttaa 40 cm pituuden tavallisesti 4 5 vuodessa, kun taas maailman pohjoisimmassa kuhavedessä Kemijärvessä 40 cm pitkä kuha on jo 7 9-vuotias. (Yrjölä ym ) Kuha on kevään viimeisiä kutijoita. Kuhan kutuaika on vasta toukokuun lopulla tai kesäkuussa. Myöhäisen kudun vuoksi poikasen kasvukausi ensimmäisenä vuonna voi jäädä hyvin lyhyeksi. Jos poikanen jää ensimmäisen kesän jälkeen alle kuusi senttimetriä pitkäksi, ovat sen selviämismahdollisuudet ensimmäisen talven yli heikot. (Yrjölä ym ) Koiras saavuttaa sukukypsyyden noin 4-vuotiaana ja naaras 5 6-vuotiaana (Kalastus.com 2017). Nuorilla kuhilla ei ole sukupuolten välisiä kasvueroja, mutta naaraat alkavat kasvaa hieman koiraita nopeammin sukukypsyyden saavutettuaan. Yli 10 kilogrammaa painavat kuhat ovat lähes aina naaraita. Vanhin Suomessa tavattu Päijänteen Tehinselältä pyydetty kuha määritettiin 28-vuotiaaksi (paino 8,5 kg). (Yrjölä ym )

13 13 Kalalajeille tai -kannoille voidaan säätää alin tai ylin pyyntimitta, jos se on tarpeen esimerkiksi kalalajin luontaisen elinkierron turvaamiseksi (Kalastuslaki 379/ momentti). Valtioneuvoston asetuksen (1360/2015) mukaan luonnonvesistä pyydetyn kuhan tulee olla vähintään 42 cm pitkä. Alinta pyyntimittaa pienemmän kalan pyytäminen on kielletty (Kalastuslaki 379/ momentti). Muille tutkimuksen kohteena olleille kalalajeille ei ole asetettu pyyntimittaa. 2.2 ELOHOPEA Elohopea on hopeanhohtoinen, hajuton, veteen liukenematon myrkyllinen raskasmetalli, jolla on erittäin alhainen sulamispiste (- 39 C) (Khan ja Siddiqi 2016; Työterveyslaitos 2016a). Elohopean luontainen esiintyminen esimerkiksi kallioperän mineraaleissa ja kivihiilessä on suhteellisten vähäistä, mutta luonnollisten prosessien kuten eroosion ja vulkaanisen toiminnan vaikutuksesta sitä vapautuu ympäristöön. Ihmisen toiminnasta aiheutuvia elohopeapäästöjä tuottavat muun muassa fossiilisten polttoaineiden palaminen, kaivostoiminta, jätteiden käsittely ja metalliteollisuus. (Kuokkanen ym. 2014; Liu ym ) Arvion mukaan maailmanlaajuiset elohopeapäästöt ovat noin tonnia vuosittain (Liu ym. 2011). Pääosa elohopeapäästöistä on peräisin antropogeenisistä läheistä, joista merkittävimpiä ovat kivihiilen ja kiinteiden jätteiden polttaminen (Khan ja Siddiqi 2016). Elohopeaa käytetään myös sen poikkeuksellisten ominaisuuksien vuoksi muun muassa teollisuuskemikaalien ja elektronisten laitteiden valmistuksessa. Amalgaamipaikat lienevät olleet yksi tunnetuimmista elohopean käyttökohteista. (Liu ym ) Teollistumisen jälkeen ilmakehän elohopeapitoisuuden on todettu nousseen moninkertaiseksi, mikä on johtanut erilaisiin päästöjä vähentäviin sopimuksiin ja rajoituksiin. Esimerkiksi Suomessa Euroopan Unionin päästövähennykset ovat pienentäneet elohopean ilmalaskeumaa, mutta vesistöissä pitoisuuksien pieneneminen voi kestää useita kymmeniä vuosia johtuen elohopean varastoitumisesta maaperään. (Airaksinen ym. 2018; Khan ja Siddiqi 2016.) Vuonna 2017 voimaan tullut kansainvälinen Minamata-sopimus on maailmanlaajuisesti merkittävin sopimus elohopean käytön ja päästöjen rajoittamiseksi sekä terveys- ja ympäristövaikutusten ehkäisemiseksi. Vuonna 2017 sen oli allekirjoittanut 128 valtiota ja ratifioinut 54 maata, Suomi mukaan lukien. (Airaksinen ym. 2018; Ympäristöministeriö 2017.)

14 14 Suomen elohopeapäästöissä on havaittavissa hitaasti laskevaa trendi. Vuonna 1990 elohopeapäästöt olivat 1,1 tonnia, kun taas vuonna 2017 ne olivat 0,6 tonnia. Suurimmat elohopeapäästöt aiheutuvat energiantuotannosta ja teollisuudesta (kuva 1). (SYKE 2019.) Kuva 1. Elohopean merkittävimmät päästölähteet Suomessa vuonna 2017 (SYKE 2019). Elohopea on ongelmallinen raskasmetalli sen ympäristökäyttäytymisen vuoksi. Elohopea voi esiintyä luonnossa metallisessa muodossa, epäorgaanisina suoloina tai orgaanisina yhdisteinä (EFSA 2018). Suurin osa ilmakehän elohopeasta on metallisessa muodossa, joka haihtuvuutensa ja alhaisen reaktiivisuutensa vuoksi voi kulkeutua kauas varsinaisesta päästölähteestään. (Khan ja Siddiqi 2016.) Boreaalisen vyöhykkeen maaperään on kaukokulkeuman seurauksena kertynyt suuri elohopeavarasto, joka voi sopivissa olosuhteissa lähteä uudestaan liikkeelle (Kuokkanen ym. 2014; Porvari 2003). Vesistöön elohopeaa päätyy ilmakehän laskeuman mukana, eroosion vaikutuksesta, maankäytöstä, kaivostoiminnasta ja teollisuuden päästöistä, joista ilmakehän laskeuman on todettu olevan merkittävin elohopean lähde vesistöissä (Khan ja Siddiqi 2016). Vesistöissä elohopea päätyy lopulta sedimentteihin, eliöihin, kuten kaloihin, tai kiertää takaisin ilmakehään haihtumalla. Nisäkkäille kaikkein myrkyllisin elohopean muoto on metyylielohopea. (Porvari 2003.) Elohopea muuttuu vesistöissä metyylimuotoon (=metylaatio) biologisten tai kemiallisten prosessien kautta pääasiassa sedimenteissä, mutta myös vesifaaseissa. Mikrobiologisten prosessien uskotaan tuottavan suurimman osan vesistöjen metyylielohopeasta, sillä abioottinen metylaatio on

15 15 mahdollista vain tiettyjen metyyliryhmän luovittajien läsnä ollessa. (EFSA 2018; Khan ja Siddiqi 2016). Vesistöissä muun muassa lämpimät olosuhteet ja suuri humuksen määrä voivat edesauttaa metyylielohopean muodostumista (Porvari 2003). Metyylielohopean osuus kokonaiselohopeasta on tavallisesti jokien suistoalueilla ja merivesissä alle 5 %, mutta makeassa vedessä vastaava osuus voi olla jopa 30 % (EFSA 2018) Elohopea kalassa Elohopea kertyy kaloihin pääasiassa ravinnon kautta ja kalojen elohopeasta jopa yli 90 %:a on metyylielohopeaa. Iäkkäät kalat ja petokalat sisältävät tavallisesti korkeampia elohopeapitoisuuksia ja esimerkiksi hauki tunnetaan tehokkaana elohopean kerääjänä (Airaksinen ym. 2018; EFSA 2018; Huuskonen 2005). Elohopeapitoisuudet voivat vaihdella eri kalalajien ja samalla alueella elävien saman lajin yksilöiden välillä riippuen muun muassa niiden ravinnon määrästä ja laadusta sekä kasvunopeudesta (Nabi 2014; Huuskonen 2005). Korkeita kalojen elohopeapitoisuuksia voidaan esimerkiksi määrittää tummavetisistä, runsaasti humusta sisältävistä vesistöistä ja tekojärvistä, sillä elohopea sitoutuu voimakkaasti orgaaniseen ainekseen. Veden elohopeapitoisuuden lisäksi kalojen kannalta merkittävää on elohopean metylaatioaste ja metyylielohopean biosaatavuus. (Huuskonen 2005.) Komission asetuksessa (EY) N:o 1881/2006 annettu elohopean enimmäismäärä ahvenen ja kuhan lihassa on 0,5 mg/kg ja hauen lihassa 1,0 mg/kg tuorepainoa kohden. Kalojen sisäelimien elohopeapitoisuuksille ei ole Suomessa annettu erillisiä raja-arvoja. Euroopan alueella vuosina kerättyjen ahvennäytteiden (n= 78) elohopeapitoisuuksien keskiarvo oli 0,20 mg/kg, haukien (n= ) 0,40 mg/kg ja kuhien (n= 423) 0,17 mg/kg. Yleisesti ottaen tutkimuksen petokaloista määritettiin korkeampia elohopeapitoisuuksia kuin muista kalalajeista. Esimerkiksi kalojen elinympäristön esitettiin vaikuttavan niissä esiintyviin elohopeapitoisuuksiin. (EFSA 2018.) Hirvosen tutkimuksessa (2016) Pohjois-Karjalan Jänisjoen yksittäisessä haukinäytteessä havaittiin elohopeapitoisuus 1,2 mg/kg ja ahventen kokoomanäytteessä pitoisuus 0,7 mg/kg. Jänisjoen vesistöalueen Eimisjärven kuhien ja ahventen kokoomanäytteissä havaittiin elohopeapitoisuudet 0,7 mg/kg ja 0,6 mg/kg sekä Korpijärven yksittäisessä haukinäytteessä pitoisuus 1,5 mg/kg. Elohopeapitoisuuksien todettiin pienentyneen aiempiin tutkimuksiin verraten, mutta

16 16 pääsääntöisesti ne olivat yhä edelleen korkeita. Jänisjoen vesistöalueen järvien mataluus, humuspitoisuus ja vesistön säännöstelytoimenpiteet voivat muun muassa selittää kalojen korkeita elohopeapitoisuuksia. Ramboll on tutkinut (2018) ahventen elohopeapitoisuuksia osana Terrafamen kaivoksen kalataloudellista tarkkailua. Sotkamon Kolmisopesta, Jormasjärvestä ja Kivijärvestä pyydetyistä ahvenista määritettiin kohonneita elohopeapitoisuuksia (0,5 1,3 mg/kg). Ahventen elohopeapitoisuuksista ei ole tutkimustietoa ennen kaivostoiminnan aloittamista, mutta kaivostoiminnan aikana pitoisuuksissa ei ole havaittu selkeää nousevaa tai laskevaa trendiä. Grayn ym. (2000) tutkimuksessa on kuitenkin havaittu, että kaivostoiminnalla voi olla vaikutusta kalojen elohopeapitoisuuksiin. Tutkimuksessa selvitettiin Alaskan lounaisosan hylättyjen elohopeakaivosten vaikutusta lähialueiden jokien kaloihin ja myötävirtaan kaivokseen nähden virtaavien jokialueiden kaloissa havaittiin korkeampia elohopeapitoisuuksia kuin muissa tutkituissa kaloissa. Airaksisen ym. (2018) tutkimuksessa kalanäytteitä kerättiin Suomen kolmelta järvikalastusalueelta ja Itämerestä. Järvihauista määritetyt elohopeapitoisuudet olivat tutkimuksen korkeimpia (0,42 0,59 mg/kg). Järvikuhien elohopeapitoisuudet olivat lainsäädännölliseen enimmäismäärään (0,5 mg/kg) verraten suhteellisen korkeita (0,3 0,41 mg/kg). Itämeren kuha- ja ahvennäytteistä määritetyt elohopeapitoisuudet olivat pieniä (0,06 0,31 mg/kg). Yleisesti ottaen järvikaloissa todettiin merikaloja suuremmat elohopeapitoisuudet, mutta yhdessäkään näytteessä lainsäädännöllinen enimmäismäärä ei ylittynyt. Haukien todettiin keräävän elohopeaa iän ja koon myötä. Merikaloista määritettiin pienempiä elohopeapitoisuuksia kuin vastaavassa tutkimuksessa vuonna 2002, mutta järvihaukien ja -kuhien elohopeapitoisuudet olivat korkeampia vuoteen 2002 verraten. (Airaksinen ym ) Kenšován ym. (2009) tutkimuksessa Tšekin Věstonicen tekojärvestä pyydetyissä kaloissa suurimmat elohopeapitoisuudet määritettiin kalojen lihasnäytteistä ja alhaisempia pitoisuuksia muun muassa kiduksista. Tutkimuksen petokalalajeista eli hauesta, kuhasta ja toutaimesta (Aspius aspius) määritettiin korkeampia elohopeapitoisuuksia kuin muista kalalajeista. Baeyensin ym. (2003) tutkimuksessa todettiin myös metyylielohopean osuuden kokonaiselohopeasta olevan korkeampi kalojen lihaksessa kuin maksassa. Tutkimuksessa Pohjanmereltä pyydetyissä kalanäytteissä metyylielohopean määrä kokonaiselohopeasta oli lihaksessa noin 95 % ja maksassa noin 46 %.

17 Elohopea ihmisessä Ihminen voi altistua elohopealle ravinnon, hengityksen tai ihon kautta, joista merkittävin elohopean lähde on ravinto ja erityisesti kala (mm. Airaksinen ym. 2018; Khan ja Siddiqi 2016). Muissa elintarvikkeissa, kuten kasvikunnan tuotteissa, elohopeaa esiintyy pääasiassa pieninä pitoisuuksina (mm. Evira 2015b; Nabi 2014). Epäorgaanista elohopeaa imeytyy kehoon vähäisissä määrin ruuansulatuskanavan kautta, mutta metyylielohopea imeytyy lähes täydellisesti (EFSA 2018; Evira 2015b; Liu ym. 2011). Veren mukana se kulkeutuu kaikkialle kehoon ja sillä on todettu olevan neurotoksisia vaikutuksia (mm. Nabi 2014; Liu ym. 2011). Metyylielohopea kertyy valkuaisaineisiin ja sisäelimiin, kuten munuaisiin ja maksaan, missä voi ilmetä toksisia vaikutuksia, mutta sitä voi esiintyä myös lihaskudoksissa (Nabi 2014). Metyylielohopea läpäisee istukan helposti, minkä vuoksi se on erittäin haitallista raskaana oleville naisille (mm. Evira 2015b; Nabi 2014). Akuutin elohopeamyrkytyksen oireita ovat esimerkiksi voimakas päänsärky ja pahoinvointi (mm. EFSA 2018; Emsley 2003). Pitkäaikainen altistuminen voi ilmetä esimerkiksi muistin heikentymisenä tai unettomuutena ja myöhemmin voi esiintyä erilaisia psyykkisiä oireita, kuten masennusta (Emsley 2003). Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA) on määrittänyt metyylielohopean siedettäväksi viikkosaantimääräksi (TWI= Tolerable Weekly Intake) 1,3 µg painokiloa kohden, mikä kuvaa annoskokoa, jonka kuluttaja voi nauttia joka viikko elämänsä aikana ilman, että siitä aiheutuu terveyshaittaa. (EFSA 2018.) Metyylielohopean puoliintumisaika elimistössä on noin 70 vuorokautta ja sitä poistuu ihmisestä pääasiassa ulosteen mukana, mutta varsinaista aktiivista elohopean poistojärjestelmää ei elimistössä ole (Evira 2015b; Nabi 2014). Elohopean on todettu sitoutuvan elimistössä erittäin voimakkaasti esimerkiksi seleeniin, mikä voi ehkäistä metyylielohopean myrkyllisiä vaikutuksia (Nabi 2014). 2.3 KADMIUM Kadmium on myrkyllinen raskasmetalli, jota esiintyy maaperässä luonnostaan. Kadmiumia vapautuu ympäristöön luonnollisten lähteiden, kuten eroosion, metsäpalojen ja maan vulkaanisen toiminnan seurauksena. Tämän lisäksi antropogeenisiä kadmiumin lähteitä ovat kaivostoiminta, fossiilisten polttoaineiden ja jätteiden poltto, jätevedet ja lannoitteet. Kadmium voi kulkeutua

18 18 ilmakehässä pitkiäkin matkoja, mikä saattaa johtaa ympäristön korkeisiin kadmiumpitoisuuksiin kaukana varsinaisesta päästölähteestä. (Pappas ym ) Kadmiumia käytetään myös laajalti teollisuudessa ja kuluttajatuotteista esimerkiksi paristot sisältävät kadmiumia. Viime vuosikymmenien aikana kadmiumin tuotanto on noussut ja sen käyttöä esimerkiksi paristoissa on pyritty rajoittamaan lainsäädännöllä ja lannoitteiden kadmiumpitoisuuksille on asetettu tiukempia raja-arvoja. (Työterveyslaitos 2016b; Evira 2013; Pappas ym ) Suomen kadmiumpäästöt ovat laskeneet selvästi vuodesta Vuonna 1990 Suomen kadmiumpäästöt olivat 6,7 tonnia, kun taas vuonna 2017 ne olivat vain tonnin. Suurimmat kadmiumpäästöt aiheutuvat energiantuotannosta ja teollisuudesta (kuva 2). (SYKE 2019.) Kuva 2. Kadmiumin merkittävimmät päästölähteet Suomessa vuonna 2017 (SYKE 2019). Kadmiumia päätyy vesistöihin kaivostoiminnasta, jätevedenpuhdistamoilta, kaatopaikkojen ja maaperän huuhtouman mukana, fosforipitoisista lannoitteista sekä ilmakehän laskeuman mukana teollisuudesta. Veteen liukenematon kadmium pyrkii vesistöissä sitoutumaan sedimentteihin. Kadmiumin biokertyvyyteen vesistöissä vaikuttavat muun muassa sen kemiallinen muoto, veden suolapitoisuus, ph, liuenneen orgaanisen hiilen määrä, veden kovuus sekä muiden alkuaineiden läsnäolo. (Wang ym ) Kadmium on riski vesieliöille etenkin happamien sulfaattimaiden alueilla (Airaksinen ym. 2018).

19 Kadmium kalassa Kaloihin kadmium kertyy pääasiassa ravinnon kautta. Kalojen kadmiumpitoisuudet ovat tavallisesti alhaisia (5 40 µg/kg) verrattuna esimerkiksi viljelykasveihin. Viljelykasvit, kuten perunat ja viljat, voivat sisältää suhteellisen korkeita kadmiumpitoisuuksia ( µg/kg). Kadmium voi kuitenkin kertyä kalojen sisäelimiin, kuten maksaan ja munuaisiin. (Pappas ym ) Euroopan komission asetuksessa (EY) N:o 1881/2006 annettu kadmiumin enimmäismäärä ahvenen, hauen ja kuhan lihassa on 0,05 mg/kg tuorepainoa kohden. Kalojen sisäelimien kadmiumpitoisuuksille ei ole Suomessa annettu erillisiä raja-arvoja. Airaksisen ym. (2018) tutkimuksessa määritetyt järvihaukien ja -kuhien kadmiumpitoisuudet olivat pieniä (< 0,002 mg/kg) lainsäädännölliseen enimmäismäärään verraten (0,05 mg/kg) samoin kuin Itämerestä pyydettyjen haukien, kuhien ja ahventen kadmiumpitoisuudet (< 0,002 mg/kg). Kalojen kadmiumpitoisuuksissa havaittiin kuitenkin nousua vuodesta Pienikokoisissa kaloissa, kuten muikussa ja silakoissa, todettiin kookkaampia kaloja korkeampia kadmiumpitoisuuksia. Syynä edellä mainittuun pidettiin kokoomanäytteitä, joissa pienillä kaloilla oli mukana myös munuaista, kun taas isoista kaloista analysoitiin vain lihasta. Myös Zrnčićin ym. (2012) tutkimuksessa Tonavan Kroatian alueelta pyydettyjen haukien (0,007 0,022 mg/kg) ja kuhien (0,015 0,023 mg/kg) kadmiumpitoisuudet olivat pieniä verrattuna lainsäädännölliseen enimmäismäärään. Squadronen ym. (2013), Kenšován ym. (2009) ja Has-Schönen ym. (2006) tutkimuksissa on todettu kadmiumin kertyvän kalojen sisäelimiin, erityisesti munuaisiin ja maksaan. Squadronen ym. (2013) tutkimuksessa Pohjois-Italian jokialueilta pyydettyjen eurooppalaisten monnien (Silurus glanis) munuais- ja maksanäytteissä todettiin lihasnäytteitä korkeampia kadmiumpitoisuuksia, samoin kuin Kenšován ym. (2009) tutkimuksessa Tšekin Věstonicen tekojärvestä pyydetyissä kaloissa. Has-Schönen ym. (2006) Kroatian Neretva-joesta tekemässä tutkimuksessa karpin (Cyprinus carpio) munuaisista määritetyt kadmiumpitoisuudet osoittivat kadmiumin kertymistä munuaisiin Kadmium ihmisessä Ihminen altistuu kadmiumille ilmasta, vedestä, maaperästä, elintarvikkeista ja kulutustuotteista (Pappas ym. 2010). Suomessa ravinnon kautta saatavan kadmiumin tärkeimpiä saantilähteitä

20 20 ovat viljatuotteet, vihannekset, peruna ja tärkkelyspitoiset juurekset. (Airaksinen ym. 2018). Tupakan (Nicotiana tabacum) on todettu absorboivan kadmiumia, minkä vuoksi tupakointi on merkittävä kadmiumin saantilähde (Emsley 2003). Tupakoimattomien henkilöiden kadmiumaltistuksesta noin 90 % on peräisin elintarvikkeista (EFSA 2012a). Kadmium imeytyy elimistöön tehokkaammin keuhkojen kuin ruuansulatuskanavan kautta. Vain noin 3 8 % kadmiumista imeytyy ruuansulatuskanavan kautta elimistöön. (Pappas ym ) Muiden metallien läsnäololla on todettu olevan vaikutusta kadmiumin metaboliaan. Esimerkiksi raudan puute voi lisätä kadmiumin imeytymistä ja sinkin tai seleenin yhtäaikaisella läsnäololla voi olla kadmiumin haittavaikutuksia vähentäviä vaikutuksia elimistössä. (Evira 2015b; Pappas ym ) Euroopan elintarviketurvallisuusviranomainen (EFSA) on määrittänyt kadmiumin siedettäväksi viikkosaantimääräksi (TWI) 2,5 µg painokiloa kohden (EFSA 2012a). Kadmium kertyy elimistössä pääsääntöisesti munuaisiin, mutta myös lihaksiin ja maksaan, joista se poistuu hitaasti. Elimistöön kertyneestä kadmiumista 75 % on maksassa ja munuaisissa. Virtsan kautta poistuva annos on noin 0,01 0,02 % kokonaiskertymästä. (Työterveyslaitos 2016b.) Kadmiumin puoliintumisaika elimistössä on vuotta (mm. Työterveyslaitos 2016b; EFSA 2012a). Suuri kadmiumannos voi aiheuttaa muun muassa vatsakipuja ja huimausta. Kadmiumilla voi olla myös haitallisia vaikutuksia luustoon. (Pappas ym ) Kansainvälinen syöväntutkimusjärjestö IARC on luokitellut kadmiumin syöpävaarallisuusluokkaan 1 eli syöpää aiheuttavaksi aineeksi (Työterveyslaitos 2016b). 2.4 LYIJY Lyijy on sinertävän hopeanharmaa, pehmeä raskasmetalli. Lyijy on korroosionkestävää, eikä se liukene veteen. (Työterveyslaitos 2016c.) Ympäristössä lyijy on lähes liikkumaton ilman häiriötekijöitä (Michael 2006). Luonnossa esiintyvä lyijy on usein kiinnittyneenä muihin metalleihin, kuten hopeaan ja sinkkiin (Flora ym. 2006). Lyijyä vapautuu ympäristöön luonnollisten prosessien kuten maaperän rapautumisen ja maan vulkaanisen toiminnan vaikutuksesta. Ihmisen toiminnan aiheuttamia lähteitä ovat muun muassa lyijyä sisältävät polttoaineet ja ampumatarvikkeet, hiilen ja puun poltto sekä monet metallintuotannon prosessit kuten malmien louhinta. Ilmakehässä lyijy voi kulkeutua pitkälle päästölähteestään. Lyijyä voi päästä ympäristöön myös kotitalouskäytöstä, jätehuollosta, jätevedenpuhdistamoilta ja lyijyä sisältävien tuotteiden,

21 21 kuten paristojen, kierrätyksestä ja hävittämisestä. (Cullen ja McAlister 2017; ILA 2017.) Ihmisen toiminta on nostattanut ympäristön lyijypitoisuuksia huomattavasti (mm. Cullen ja McAlister 2017; Flora ym. 2006). Lyijyn ominaisuudet, kuten helppo taottavuus ja korroosionkestävyys, tekevät siitä yhden maailman eniten käytetyistä metalleista niin teollisuuden kuin kotitaloudenkin käyttökohteissa. Vuosien saatossa sitä on käytetty muun rakentamisessa, vesijohtoputkissa, maaleissa ja astioiden pinnoitteissa. (mm. Casas ja Sordo 2006; Flora 2006.) Yhä edelleen lyijyä käytetään esimerkiksi moottoriajoneuvojen lyijyakuissa muun muassa suojaamaan ihmisiä haitalliselta säteilyltä (Emsley 2003). Tietoisuus lyijyn aiheuttamista terveysvaikutuksista on kuitenkin rajoittanut sen käyttöä nykypäivänä ja monien lyijyä sisältävien yhdisteiden käyttö on kokonaan kielletty tai sitä on rajoitettu. (mm. ILA 2017; Casas ja Sordo 2006.) Esimerkiksi EU:n alueella lyijyn käyttöä maaleissa ja vesijohtoputkissa on säännöstelty jo 1970-luvulta lähtien (EFSA 2012b). Suomessa lyijypitoisen bensiinin käyttö lopetettiin 1990-luvulla, mikä on vaikuttanut myös elintarvikkeiden lyijypitoisuuksien pienenemiseen (Ruokavirasto 2019b). Suomen lyijypäästöissä on havaittavissa selvästi laskeva trendi vuodesta 1990 alkaen. Vuonna 1990 Suomen lyijypäästöt olivat 320 tonnia, kun taas vuonna 2017 ne olivat 16 tonnia. Suurimmat lyijypäästöt Suomessa aiheutuvat energiantuotannosta ja teollisuudesta (kuva 3). (SYKE 2019.) Kuva 3. Lyijyn merkittävimmät päästölähteet Suomessa vuonna 2017 (SYKE 2019).

22 22 Lyijy kulkeutuu vesistöihin veden, ilman tai maanpäällisten reittien kautta (ILA 2017). Vesistöissä korkeita lyijypitoisuuksia voidaan määrittää pistekuormituslähteiden, kuten ampumaratojen, välittömästä läheisyydestä (ILA 2017; Michael 2006). Lyijypitoisuuksien on todettu pienentyneen Euroopan pintavesissä viime vuosina ja sama trendi näkyy myös monilla muilla alueilla ympäri maailmaa. Suurin osa vesistöön tulevasta lyijystä sitoutuu sedimentteihin, jolloin sen biosaatavuus on alhainen. Veden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet, kuten happamuus, suolapitoisuus, virtausnopeus ja orgaanisen aineen määrä, vaikuttavat kuitenkin sen biosaatavuuteen ja esiintymismuotoon vesistöissä. Esimerkiksi happamat olosuhteet voivat lisätä lyijyn liukenemista veteen. (ILA 2017.) Lyijy kalassa Lyijyn biokertyvyydestä ei ole yhtä selkeää näyttöä kuin esimerkiksi elohopealla (ILA 2017). Lyijyä esiintyy kaloissa tavallisesti ei-syötävissä kudoksissa, kuten kiduksissa, maksassa, munuaisissa ja luissa (ILA 2017; Flora ym.2006). Lyijyn on todettu kertyvän tehokkaammin esimerkiksi äyriäisiin kuin kaloihin (ILA 2017). Vesieliöiden lyijypitoisuuksiin vaikuttavat useat ympäristötekijät kuten veden lämpötila, suolapitoisuus, ph ja humuksen määrä, joten eri vesialueiden pitoisuuksissa voi esiintyä vaihtelua (Flora ym. 2006). Euroopan komission asetuksessa (EY) N:o 1881/2006 annettu lyijyn enimmäismäärä ahvenen, hauen ja kuhan lihassa on 0,3 mg/kg tuorepainoa kohden. Kalojen sisäelimien lyijypitoisuuksille ei ole Suomessa annettu erillisiä raja-arvoja. Airaksisen ym. (2018) tutkimuksessa Suomen kolmelta järvialueelta ja Itämerestä pyydetyissä ahvenissa, hauissa ja kuhissa todettiin pieniä lyijypitoisuuksia (< 0,02 mg/kg) lainsäädännölliseen enimmäismäärään (0,3 mg/kg) verraten. Myös Zrnčićin ym. (2012) tutkimuksessa Tonavan Kroatian alueelta pyydettyjen hauki- ja kuhanäytteiden lyijypitoisuudet olivat pieniä (0,01 0,08 mg/kg) verrattuna lyijyn lainsäädännölliseen enimmäismäärään. Khemisin ym. (2017) tutkimuksessa Tunisian Sidi-Salemin tekojärvestä pyydettyjen kuhien lyijypitoisuudet vaihtelivat välillä 0,04 0,06 mg/kg, karppien välillä < 0,02 0,03 mg/kg ja juovakelttien (Mugil cephalus) välillä < 0,007 0,02 mg/kg. Tutkimuksessa esitettiin esimerkiksi kuhien ruokailutottumusten vaikuttavan niissä esiintyviin lyijypitoisuuksiin, sillä kuha tunnetaan petokalana, kun taas karppi ja juovakeltti ovat kaikkiruokaisia kalalajeja.

23 23 Squadronen ym. (2013) tutkimuksessa Pohjois-Italian jokialueilta pyydettyjen monnien lihasnäytteiden lyijypitoisuudet jäivät alle lainsäädännöllisen enimmäismäärän (0,3 mg/kg). Monnien lihasnäytteiden lyijypitoisuuksien keskiarvo oli 0,04 mg/kg ja suurimmat lyijypitoisuudet ( 0,25 mg/kg) mitattiin maksa- ja kidusnäytteistä. Pitoisuuseroja selittäviksi tekijöiksi todettiin muun muassa lihaksen, maksan ja kidusten erilaiset fysiologiset roolit kalojen metaboliassa. Kalojen lihaksissa aineenvaihdunta on suhteellisen alhaista, kun taas esimerkiksi maksa on metabolisesti aktiivisempi, jolloin sinne voi kertyä myös enemmän epäpuhtauksia. Has-Schönen ym. (2006) tutkimuksessa Kroatian Neretva-joesta pyydetyistä kaloista karpin todettiin keräävän lyijyä tutkimuksen muita kalalajeja, kuten ankeriasta (Anguilla anguilla) ja juovakelttiä enemmän. Karppien lihasnäytteiden lyijypitoisuudet vaihtelivat välillä 0,21 0,43 mg/kg, kun taas ankeriaan 0,03 0,14 mg/kg ja juovakeltin 0,1 0,12 mg/kg välillä. Turismin vaikutuksesta lisääntyneen liikenteen arvioitiin olevan yksi syy karpissa todettuihin muita kalalajeja korkeampiin lyijypitoisuuksiin Lyijy ihmisessä Lyijyä voi imeytyä elimistöön ravinnon, hengityksen tai ihon kautta (Flora ym. 2006). Elintarvikkeet ovat korkean kulutusasteensa vuoksi merkittävin lyijyn lähde ihmiselle (EFSA 2012b). Suomessa lyijyn tärkeimpiä saantilähteitä ovat muun muassa kala ja kalasäilykkeet, kasvikset ja hedelmät, viljat sekä liha ja lihavalmisteet (Airaksinen ym. 2018; Evira 2013). Korkeita lyijypitoisuuksia on määritetty muun muassa elintarvikesäilykkeistä, sisäelimistä, pesemättömistä lehtivihanneksista ja ampumaradan läheisyydessä kasvaneista sienistä (Evira 2013). Esimerkiksi riistan lihassa voi esiintyä korkeita lyijypitoisuuksia lähellä lyijyluodin osumakohtaa (Evira 2015b). Myös kalojen pyydykset voivat sisältää lyijyä (Michael 2006). Ravinnon kautta saatavan lyijyn imeytymiseen vaikuttavat monet eri tekijät kuten henkilön ikä ja fyysinen tila. Aikuisilla lyijystä % imeytyy ruuansulatuskanavan kautta ja lapsilla imeytyminen on tehokkaampaa. Paastoaminen ja puutteellinen rasvan saanti sekä ravitsemuksellinen puute esimerkiksi raudan, kalsiumin tai sinkin suhteen voivat lisätä lyijyn imeytymistä elimistöön. (Evira 2015b; Flora ym ) Elimistöön imeytynyt lyijy siirtyy verenkiertoon ja kulkeutuu pehmytkudoksiin ja luihin. Suurin osa lyijystä varastoituu luihin, missä sen puoliintumisaika on pitkä. (Flora ym ) Veressä ja pehmytkudoksissa lyijyn puoliintumisaika on noin 30 vuorokautta ja luissa puoliintumisaika voi olla jopa 30 vuotta (Evira 2015b; EFSA

24 b). Ajan mittaan lyijy erittyy virtsaan ja sappinesteen kautta ulosteisiin (Evira 2015b). Lyijy kulkeutuu verenkierron mukana helposti myös istukan läpi sikiöön, minkä vuoksi se on erittäin haitallista raskaana oleville naisille (EFSA 2012b; Flora ym. 2006). Lyijyn myrkylliset vaikutukset elimistössä kohdistuvat ensisijaisesti keskushermostoon (EFSA 2012b; Flora 2006). Lyijyn aiheuttamia keskushermostovaikutuksia ovat muun muassa motoriikan heikentyminen ja lihasheikkous, joiden lisäksi etenkin lapsilla voi esiintyä käyttäytymishäiriöitä (Airaksinen ym. 2018; Flora 2006). Lyijy voi vaurioittaa myös munuaisia sekä sydänja verenkiertoelimistöä (Evira 2015b). Lievän lyijymyrkytyksen oireita ovat muun muassa päänsärky, vatsakivut ja ummetus. Pitkittynyt altistuminen lyijylle voi aiheuttaa esimerkiksi anemiaa. (Emsley 2003.) Euroopan elintarviketurvallisuusviraston (EFSA) lyijylle antama väliaikainen korkein siedettävä viikkosaantimäärä (PTWI= Provisional Maximum Tolerable Daily Intake) on 25 µg painokiloa kohden. Tieto lyijyn vaarallisuudesta on kuitenkin lisääntynyt 2000-luvulla ja vuonna 2010 todettiin, että lyijylle annettu PTWI-arvo ole riittävä suojaamaan kuluttajaa. (EFSA 2012b). Tällä hetkellä lyijyn aiheuttamille kriittisille vaikutuksille ei ole olemassa kynnysarvoa, jota voitaisiin pitää turvallisen saannin viitetasona (Evira 2015b). EFSA on kuitenkin määrittänyt lyijyn toksikologiseksi viitearvoksi (BMDL01, Bench Mark Dose) 0,5 µg painokiloa kohden vuorokaudessa. Tämä BMDL01-arvo kuvastaa keskimääräistä pitkän aikavälin altistustasoa, mikä lisää lapsilla kehityksenaikaista hermostovaurioiden riskiä prosentilla altistumattomaan väestöön verrattuna. (Ruokavirasto 2019b.) Lyijyn muille haittavaikutuksille määritetyt BMDL01-arvot ovat korkeampia, kuten sydän- ja verenkiertoelimistön vaurioille BMDL01-arvo on 1,5 µg painokiloa kohden vuorokaudessa (Ruokavirasto 2019b; Evira 2015b). 2.5 CESIUM-137 Cesium-137 ( 137 Cs) on radioaktiivinen isotooppi, jota ei esiinny ympäristössä luonnostaan, vaan sen esiintyminen on seurausta ydinteknologian kehityksestä (Sonesten 2000). Cesiumia esiintyy luonnollisesti joissakin mineraaleissa, mutta kyseisten mineraalien sisältämä cesiumin muoto on cesium-133 isotooppi, joka ei ole radioaktiivinen (Emsley 2003). 137 Cs on fissiotuote, jota on päätynyt ympäristöön ja 1960-luvuilla tehdyistä ydinasekokeista ja ydinvoimalaonnettomuuksista (Saxén ja Outola 2009; Sonesten 2000). Myös ydinvoimalaitosten päivittäiset

25 25 toiminnot aiheuttavat joissain määrin radioaktiivisten aineiden valvottuja päästöjä ympäristöön (HELCOM 2018). Ilmavirrat voivat kuljettaa ydinvoimalaonnettomuuden ydinräjähdyksessä vapautuvia radioaktiivisia aineita jopa tuhansien kilometrien päähän tapahtumapaikalta (STUK 2009a). Vuonna 1986 Ukrainan Tšernobylissä tapahtuneen ydinvoimalaonnettomuuden seurauksena 137 Cs:ää levisi laajalti Eurooppaan (Saxén ja Outola 2009). Suurin osa onnettomuuden radioaktiivisista aineista huuhtoutui alas sateen mukana. Sateiden määrän ja voimakkuuden vaihtelut eri alueilla johtivat laskeuman epätasaiseen jakautumiseen. (Airaksinen ym. 2018; STUK 2017b). Esimerkiksi Suomssa eniten laskeumaa tuli Keski- ja Etelä-Suomeen ja vähiten Pohjois- ja Itä-Suomeen (Airaksinen ym. 2018). Vesistöihin 137 Cs:ää päätyy ilmakehän laskeuman sekä valuma- ja sulamisvesien mukana. Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden jälkeen muun muassa pintavesien 137 Cs -pitoisuudet nousivat Suomessa huomattavasti. Esimerkiksi Kymi- ja Kokemäenjoessa 137 Cs -pitoisuudet kohosivat lähes tuhatkertaisiksi verrattuna onnettomuutta edeltäneisiin pitoisuuksiin. Vain 2 % Suomen alueelle tulleesta 137 Cs:ä oli poistunut kymmenen vuoden aikana onnettomuudesta jokien mukana Itämereen ja suurin osa on vieläkin järvissä ja niiden valuma-alueilla. (Saxén ja Outola 2009.) Vesistöjen hydrologiset ja kemialliset tekijät sekä ympäröivän valuma-alueen ominaisuudet vaikuttavat radioaktiivisten aineiden käyttäytymiseen pitkällä aikavälillä. 137 Cs sitoutuu vesistöissä tehokkaasti veden kiintoainekseen ja laskeutuu sedimentoituvan aineksen mukana järven pohjasedimenttiin. 137 Cs pidättäytyminen maaperään valuma-alueella mahdollistaa sen kulkeutumisen vesistöihin pitkälläkin ajanjaksolla. (Saxén ja Outola 2009.) 137 Cs:n puoliintumisaika ympäristössä on 30 vuotta (mm. Arai 2014; Sonesten 2000). 137 Cs päätyy helposti myös ravintoketjuun, minkä seurauksena suuria pitoisuuksia voidaan määrittää muun muassa eläimistä ja erityisesti niiden lihaskudoksista (Arai 2014) Cesium-137 kalassa Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden aiheuttaman laskeuman epätasainen jakautuminen Suomen alueelle näkyy yhä edelleen suurina eroina kalojen 137 Cs-pitoisuuksissa ja niistä aiheutuvissa säteilyannoksissa. Kalojen 137 Cs-pitoisuuksien vähenemisnopeuksissa on järvikohtaisia

26 26 eroja. (Saxén ja Outola 2009.) Esimerkiksi järviveden niukka ravinnetaso, matala ph, alhainen sedimentaationopeus ja suoperäinen valuma-alue ovat tekijöitä, jotka voivat edesauttaa 137 Cs:n voimakasta imeytymistä kaloihin ja hidastaa sen vähenemistä niistä (Saxén ja Outola 2009; Saxén ja Hallikainen 2007). Planktonia syövien kalalajien, kuten särkikalojen, 137 Cs-pitoisuudet ovat tavallisesti pienempiä kuin petokalojen (STUK 2009a). Kalalajien välisten pitoisuuserojen lisäksi myös saman lajin yksilöiden välillä voi esiintyjä eroja, jotka johtuvat kalan koosta, iästä ja ravinnosta. Kalalajien ja yksilöiden väliset pitoisuuserot ovat kuitenkin pienentyneet vuosien saatossa samalla, kun 137 Cs:n biologinen saatavuus on vähentynyt. (Saxén ja Outola 2009.) Suomessa kalojen 137 Cs-pitoisuuksia on tutkittu suhteellisen laajasti Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden jälkeen. Vuonna 1987 järvikalojen 137 Cs-pitoisuudet olivat korkeimmillaan ja pitoisuudet vaihtelivat välillä Bq/kg. (Saxén ja Outola 2009.) Nykyään järvikalojen 137 Cs-pitoisuudet Itä- ja Pohjois-Suomessa eli alueilla, joille laskeumaa tuli vähän, ovat laskeneet monin paikoin onnettomuutta edeltäneelle tasolle (< 100 Bq/kg). Maan muissa osissa kalojen 137 Cs-keskipitoisuudet voivat vaihdella Bq/kg välillä. (STUK 2009a.) Euroopan komission antaman suosituksen (KSuos 2003/274/Euratom) mukaan jäsenmaissa myytävien luonnontuotteiden cesium-137-pitoisuus ei saa ylittää arvoa 600 Bq/kg. Kyseinen suositus koskee muun muassa järven petokaloja. Saxénin ja Hallikaisen (2007) tutkimuksessa Sastamalan alueelta pyydetyistä 79 kalanäytteestä 17:sta määritettiin Euroopan komission suosituksen (KSuos 2003/247/Euratom) ylittävä 137 Cspitoisuus. Esimerkiksi Hurttionjärvestä pyydetyistä ahvenista ja hauista mitattiin korkeita ( Bg/kg) 137 Cs-pitoisuuksia, samoin kuin Rekujärvestä ( Bq/kg). Sastamalan alueelle tuli suhteellisen paljon laskeumaa Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuudesta, minkä lisäksi muun muassa veden ravinnepitoisuuden, happamuuden, kiintoaineen sedimentaationopeuden ja valuma-alueen ominaisuuksien todettiin vaikuttavan kalojen 137 Cs-pitoisuuksiin. Sonesten (2000) määritti tutkimuksessaan Uppsalan alueelta pyydettyjen ahventen korkeimmaksi 137 Cs-pitoisuudeksi Bq/kg ja särkien 3000 Bq/kg. Tutkimuksessa Uppsalan pohjois- ja länsiosasta, minne Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden laskeumaa tuli paljon, pyydettyjen kalojen 137 Cs-pitoisuudet olivat pääsääntöisesti korkeampia kuin muilta alueilta pyydettyjen kalojen. Paikallisten laskeumaerojen lisäksi tutkimuksessa havaittiin muun muassa valuma-alueiden ominaisuuksien ja lähialueen maankäytön vaikuttavan kalojen 137 Cs-pitoisuuksiin.

27 27 Arain (2014) tutkimuksessa Japanin Fukushiman ydinvoimalaitoksen onnettomuuden (2011) jälkeen lähialueen järvikaloissa todettiin korkeita 137 Cs-pitoisuuksia (> 2500 Bq/kg). Kolmen vuoden sisällä onnettomuudesta kalojen 137 Cs-pitoisuuksien todettiin pienentyneen, mutta joissakin kalalajeissa havaittiin yhä Japanissa kaloille annetun 137 Cs:n enimmäismäärän (100 Bq/kg) ylittäviä pitoisuuksia. Tulevaisuudessa huolenaiheena on, kuinka esimerkiksi sedimentteihin sitoutunut ja valuma-alueiden sisältämä 137 Cs tulee vaikuttamaan kalojen 137 Cs-pitoisuuksiin alueilla, joille tuli radioaktiivista laskeumaa. Tšernobyl-laskeumaa tuli Itämerelle enemmän kuin maapallon muille merialueille ja laskeuman mukana tulleen 137 Cs-määrän perusteella Itämeri voidaan luokitella maapallon radioaktiivisesti saastuneimpien merialueiden joukkoon. Itämeren 137 Cs-pitoisuuksia on tarkkailtu säännöllisesti kymmenien vuosien ajan. (STUK 2018.) Merissä kalojen 137 Cs-pitoisuudet ovat kuitenkin tavallisesti pienempiä kuin järvissä, sillä suuri vesimäärä laimentaa pitoisuuksia ja veden suolapitoisuus vähentää kalojen cesiumin ottoa. Itämeren kaloissa 137 Cs-pitoisuuksien on todettu olevan alle 50 Bq/kg. (STUK 2018; STUK 2009a.) Cesium-137 ihmisessä 137 Cs lähettää ionisoivaa säteilyä, beetasäteilyä, joka on radioaktiivista hiukkassäteilyä. Beetahiukkaset pystyvät tunkeutumaan esimerkiksi ihon läpi. 137 Cs:n biologinen puoliintumisaika on kolme kuukautta. (STUK 2015b.) Ionisoiva säteily vahingoittaa ihmisen eläviä soluja (STUK 2009a). Säteilyn aiheuttamat terveyshaitat johtuvat solun perimän eli DNA-molekyylin vauriosta, mutta kaikki DNA-vauriot eivät johda terveyshaittaan (STUK 2017a). Kuitenkin jo pieni säteilyannos voi muuttaa solun perimää ja johtaa myöhemmin esimerkiksi jälkeläisissä ilmenevään geneettiseen haittaan. Raskauden aikana liiallista altistumista ionisoivalle säteilylle tulisi välttää (STUK 2009b). Jos säteily jättää solun perimään useita pysyviä muutoksia, eli mutaatioita, voi seurauksena olla syöpäkasvain. Syövän muodostuminen on kuitenkin monimutkainen prosessi, johon vaikuttavat monet eri tekijät. Pienten säteilyannosten aiheuttamaa syöpäriskiä ei käytännössä voida havaita syövän yleisyyden vuoksi. (STUK 2015a). Jatkuvasti uusiutuvat kudokset, kuten iho, limakalvot ja luuydin, vaurioituvat herkästi korkean säteilyannoksen seurauksena, mutta vaikeita paikallisia vammoja tai säteilysairautta tavataan vain erittäin suurelle säteilyannokselle altistuttaessa (STUK 2009a; STUK 2009b). Tällaisia

28 28 säteilyannoksia on aiheutunut esimerkiksi tilanteissa, joissa ihmiset ovat tietämättään käsitelleet voimakkaita teolliseen käyttöön valmistettuja säteilylähteitä. Suomessa ei ole koskaan sattunut tämänkaltaista onnettomuutta. (STUK 2017a.) Suomalaiset saavat keskimäärin noin 4 msv:n säteilyannoksen vuosittain ja ruuan sisältämän 137 Cs:n osuus vuotuisesta kokonaisannoksesta on alle yhden prosentin (STUK 2009a). Ravinnon mukana kehoon päätyvät radioaktiiviset aineet aiheuttavat kuitenkin suurimman osan ihmisen sisäisestä säteilyannoksesta ja suurin osa siitä tulee luonnosta saatavista elintarvikkeista. Kala, riistaeläinten liha ja metsämarjat ja -sienet aiheuttavat noin 80 % ravinnosta saatavasta annoksesta. (STUK 2017; STUK 2009 a.) Yhä edelleen Suomessa elintarvikkeissa esiintyvä 137 Cs on pääosin peräisin Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuudesta (Evira 2016). Säteilyturvakeskus (STUK) vastaa elintarvikkeiden radioaktiivisuuspitoisuuksien valvonnasta Suomessa (STUK 2015a). 2.6 TUTKIMUKSEEN VALITUT VIERASAINEET Elohopean, kadmiumin ja lyijyn tiedetään olevan haitallisia ihmisille ja niiden pitoisuuksille kalan lihassa on asetettu lainsäädännölliset enimmäisarvot Euroopan komission asetuksessa (EY) N:o 1881/2006 (taulukko 1). Ruokaviraston antamien kalan turvallisen käytön ohjeissa on huomioitu elohopean lisäksi kalojen 137 Cs-pitoisuus, dioksiinit ja PCB-yhdisteet. Lisäksi Euroopan komission suosituksessa (KSuos 2003/274/Euratom) annetaan jäsenmaissa myytäville järven petokaloille 137 Cs-pitoisuuden enimmäismäärä 600 Bq/kg. Edellä esitetyin perustein tutkimuksen näytekaloista määritettiin elohopea-, kadmium-, lyijy- ja cesium-137-pitoisuudet. Näytekalojen dioksiinien ja PCB-yhdisteiden pitoisuuksia ei selvitetty tutkimuksessa, sillä tutkimuskohteena olivat järvikalat, joissa kyseisten vierasaineiden pitoisuudet ovat tavallisesti pienempiä verrattuna merialueella eläviin kaloihin. Rasvaisten kalalajien, kuten lohen, tunnetaan kerävään tehokkaasti dioksiineja ja PCB-yhdisteitä. Pistekuormituslähteen kuten sahateollisuuden saastuttamalla alueella myös järvikalojen pitoisuudet voivat kuitenkin kohota korkeiksi. (Evira 2018.)

29 29 Taulukko 1. Kalojen vierasaineiden lainsäädännölliset enimmäismäärät ja suositellut viikkosaantimäärät sekä cesium-137-pitoisuuden suositusarvo. Enimmäismäärä kalan lihassa (EY 1881/2006) [mg/kg] Siedettävä viikkosaantimäärä (TWI) [µg] / painokilo (EFSA 2018) Väliaikainen korkein siedettävä viikkosaantimäärä (PTWI) [µg] / painokilo (EFSA 2012b) Toksikologinen viitearvo (BMDL01) [µg] / painokilo (Ruokavirasto 2019b) Suositus enimmäismäärästä luonnontuotteissa (KSuos 2003/274/Euratom) [Bq/kg] Elohopea Kadmium Lyijy 137 Cs 0,5 (hauki 1,0) Metyylielohopea: 1,3 0,05 0,3 2,5 *todettu riittämättömäksi suojaamaan kuluttajaa (EFSA 2012) 25* 0,5 600

30 30 3 TYÖN TAVOITTEET Tutkimuksen pääasiallisena tavoitteena oli tuottaa ajankohtaista tietoa kaikille Sosterin toimialueella vaikuttaville henkilöille kuten valvontaviranomaisille ja kuluttajille alueen järvikalojen vierasainepitoisuuksista, selvittää tulosten pohjalta mahdollisten aluekohtaisten syöntisuositusten tarpeellisuus ja lisätä tietoutta kalan turvallisesta käytöstä. Vierasainetutkimuksien ohella näytekaloista määritettiin kokonaispituus, paino, sukupuoli, ikä ja vuosittainen kasvu, jotta voitiin selvittää kalojen iän ja koon vaikutusta niissä esiintyviin vierasaineisiin. 4 AINEISTO JA MENETELMÄT 4.1 NÄYTEKALOJEN PYYNTI JA TUTKIMUSALUE Tutkimuksen näytekalat kerättiin paikallisilta ammatti- ja virkistyskalastajilta. Kaikki halukkaat saivat toimittaa näytteitä Sosterin terveysvalvonnan toimipisteisiin helmi-toukokuussa Asiasta tiedotettiin sanomalehtien ja sosiaalisen median avulla. Tämän lisäksi terveystarkastajat tiedottivat kala-alan toimijoita tutkimuksesta. Myös joihinkin pilkkikisojen järjestäjiin otettiin henkilökohtaisesti yhteyttä. Tutkittavina kalalajeina olivat ahven, hauki ja kuha. Näytekalojen tuli olla mahdollisimman suurikokoisia. Kalojen pyyntitapa oli vapaa ja näytteiden toimitus tapahtui joko tuoreena tai pakastettuna. Pyyntivälineinä käytettiin verkkoja, iskukoukkua, pilkkiä, katiskaa ja uistinta. Järvet, joista kalanäytteitä pyydettiin, olivat Haukivesi, Hirvasjärvi, Jukajärvi, Kuhajärvi, Kulkemus, Kyrsyänjärvi, Pihlajavesi, Puruvesi, Salajärvi, Sortavalanjärvi, Tetrijärvi ja Ylä-Enonvesi. Tarkemmat kuvaukset tutkimusjärvistä on esitetty liitteessä NÄYTEKALOJEN MÄÄRÄ JA KALOISTA MÄÄRITETYT TIEDOT Kalanäytteitä saatiin 1 7 kappaletta per järvi ja näytteitä oli yhteensä 37 kappaletta. Tarkemmat tiedot järvikohtaisista näytemääristä ja kalalajeista löytyvät liitteestä 1. Kalat toimitettiin tutkittaviksi Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampukselle pakastettuina. Myöhemmin kalat sulatettiin niiden käsittelyä varten ja sulatuksen jälkeen niistä määritettiin paino, kokonaispituus ja

31 31 sukupuoli, minkä lisäksi niistä irrotettiin suomuja ja muita luutumia myöhempää iän- ja kasvunmääritystä varten. Kaikkien kalanäytteiden painot olivat mitattu jo pyytäjien toimesta pyyntihetkellä, mutta ne mitattiin vielä uudelleen tarkoitukseen soveltuvalla vaa alla kalojen käsittelyn yhteydessä. Alle 1000 grammaisten kalojen paino mitattiin gramman tarkkuudella ja yli 1000 grammaisten paino 100 gramman tarkkuudella. Pituutta ei oltu määritetty kaikista tutkimukseen toimitetuista kalanäytteistä pyyntihetkellä ja kaikki tutkimukseen toimitetut näytteet eivät olleet kokonaisia, jolloin niiden myöhempi pituudenmääritys ei ollut mahdollista. RT- eli kokonaispituus mitattiin kokonaisista näytekaloista 0,5 cm:n tarkkuudella. Tarkemmat tiedot kalalajikohtaisista näytemääristä ja niistä määritetyistä tiedoista on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Kalalajikohtaiset näytemäärät ja niistä määritetyt tiedot. Ahven [kpl] Hauki [kpl] Kuha [kpl] Yhteensä [kpl] Näytemäärä Paino Kokonaispituus Sukupuoli Ikä Vuosittainen kasvu KALOJEN IÄN- JA KASVUNMÄÄRITYS Hauen iänmääritykseen käytettiin suomua, hartian lukkoluuta (cleithrum) ja nielukaaren luuta (metapterygoideum). Hauen suomuja irrotettiin kylkiviivan ja selkäevän väliseltä alueelta. Luiden irrottamisen helpottamiseksi haukien päät keitettiin. Hauen iänmäärityksessä eri luutumilla saatuja tuloksia vertailtiin keskenään eli tutkimuksessa käytettiin ns. varmennusmääritystä (Raitaniemi ym. 2000). Ahventen iän määrittämiseen käytettiin kiduskannen luuta (operculum). Kuhien ikä määritettiin suomuista, jotka irrotettiin rintaevän kärjen pyrstö- eli kaudaalipuolelta. Kalojen iän määrittämisessä hyödynnettiin mikrokortinlukulaitetta (kuva 4) ja preparointimikroskooppia (kuva 5). Mikroskopoinnin yhteydessä immersioaineena käytettiin 70 % etanolia, jota pipetoitiin muutama tippa luiden pinnalle parantamaan vuosirenkaiden näkyvyyttä.

32 32 Kuva 4. Hauen suomu mikrokortinlukulaitteessa. Kuva 5. Hauen nielukaaren luu ja preparointimikroskooppi. Kalojen vuosittainen kasvu määritettiin taannehtivan eli takautuvan kasvunmäärityksen avulla käyttämällä Lean kaavaa (1) (Lea 1910, Raitaniemi ym mukaan). L i = L S i S (1)

33 33, jossa L = kalan pituus S = suomun säde L i = kalan pituus iässä i Si = suomun säde iässä i Vuosittainen kasvu määritettiin näytekaloista, joista oli saatavilla kokonaispituus, suomuja tai pään alueen luutumia. Haukien vuosittainen kasvu määritettiin suomuista, joissa vuosikasvuvyöhykkeiden leveydet mitattiin suomun keskustasta suomun reunaan anterolateraalista linjaa pitkin. Ahventen vuosittainen kasvu määritettiin kiduskannen luista, joissa vuosikasvuvyöhykkeiden mittauslinjana käytettiin luun ohuen lapiomaisen osan keskikohtaa alkaen luun tyven korkeimmasta nystystä reunaan saakka. Ahvenilla kaavaan 1 sijoitettiin suomun säteen sijasta kiduskannen luun säde. Kuhan vuosittainen kasvu määritettiin suomuista, joissa vuosikasvuvyöhykkeiden mittauslinjana käytettiin suomun etulohkolta valittua sädettä, jossa vuosirenkaat olivat kohtisuorassa mittauslinjaan nähden. 4.4 RASKASMETALLIT Raskasmetallimääritykset kaloista tehtiin Itä-Suomen yliopiston Kuopion kampuksella. Sulatettujen kalojen selkälihaksesta otettiin ruodoton ja nahaton näytepala raskasmetallimääritystä varten. Lisäksi 23 hauen ja yhden kuhan maksasta otettiin näytepalat. Lihas- ja maksanäytteiden irrottamiseen käytettiin fileointiveistä ja kalasaksia. Lihas- ja maksanäytteistä määritettiin elohopea-, lyijy- ja kadmiumpitoisuudet. Kaikki kaloista otetut näytepalat pakastettiin elintarvikekäyttöön soveltuvissa purkeissa ennen varsinaista raskasmetallimääritystä. Kalojen lihas- ja maksanäytteiden elohopea-, kadmium- ja lyijypitoisuuksien määrittämisen käytettiin ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) -laitteistoa. Käytössä oli NexION 350D ICP-MS -spektrometri (Perkin Elmer) (kuva 6). ICP-MS (suom. induktiivisesti kytketty plasma-massaspektrometri) -laitteiston toiminta perustuu alkuaineiden massajakaumien mittaamiseen. Tekniikka mahdollistaa pienten pitoisuuksien analysoimisen ja useiden alkuaineiden samanaikaisen määrittämisen tutkittavasta näytteestä. (Perkin Elmer 2015.) Elohopean toteamisraja (DL= detection limit) oli 0,4 µg/kg, kadmiumin 1,9 µg/kg ja lyijyn 3,5 µg/kg.

34 34 Kuva 6. NexION 350D ICP-MS -spektrometri (Perkin Elmer). Ennen varsinaista ICP-MS -määritystä kaloista otetut lihasnäytteet hajotettiin nestemäiseen muotoon MARS6-mikroaaltodigestiolaitteella (CEM) (kuva 7). Mikroaaltouuniavusteisessa märkäpoltossa näyte saadaan hajotetuksi väkevän hapon, paineen ja lämmön avulla. Hajotuksessa metallit ja niiden suolat muuttuvat nitraattimuotoon, jolloin ne ovat täysin vesiliukoisia ja mahdollisia mitata (Pitkänen 2014). Kuva 7. MARS6 -mikroaaltodigestiolaite (CEM). Mikroaaltouunihajotuksessa näytekaloista otettua lihasnäytettä punnittiin 0,50 grammaa MARS6 -mikroaaltodigestiolaitteen Xpress-teflonputkiin. Punnitukseen käytettiin Mettler AE 163 -vaakaa. Tämän jälkeen teflonputkiin lisättiin 8,0 ml väkevää typpihappoa (TraceMetal TM

35 35 grade, Fisher Chemicals). Telfonputket asetettiin mikroaaltouunin roottoriin, jossa on mahdollista hajottaa 40 näytettä kerrallaan. Näytteet hajotettiin Animal Tissue-ohjelmalla (CEM), joka soveltui eläinkudosten hajotukseen. Ohjelman asianmukaista lämpötilaa (200 C) ja painetta (800 psi= Pounch per Square Inch, suom. paunaa per neliötuuma) seurattiin hajotuksen aikana. (CEM 2018.) Hajotuksessa mukana oli myös nollanäyte ja kolme sertifioitua kaupallista referenssimateriaalinäytettä (BRC-186 Pig Kidney, NIST Tomato Leaves 1573a, IAEA Fish Solubles A-6), joiden avulla varmistettiin menetelmän luotettavuus. Hajotuksen jälkeen jäähtyneet teflonputket avattiin vetokaapissa, jolloin happohöyryt purkautuivat putkista. Näytteet siirrettiin 50 ml sentrifugiputkiin ja laimennettiin 20 ml:ksi Milli-Q-vedellä. ICP-MS -määritystä varten näytteistä tehtiin vielä jatkolaimennus 10 ml:ksi (1:5) Milli-Q-vedellä. NexION 350D ICP-MS -spektrometrissä (Perkin Elmer) näyteliuokset injektoitiin laitteistoon automaattisella ESI PrepFAST -näytteensyöttäjällä peristalttisen pumpun avulla. Pumppu kuljetti näyteliuosta sumuttimeen, johon johdettiin argonkaasua, mikä muutti näyteliuoksen aerosolimuotoon. Tämä mahdollisti näytteen tasaisen kulkeutumisen sumutinkammioon, jonka tarkoituksena oli erottaa isommat hiukkaset jätteenä pois. Tasaisesti jakautuneet pienemmät hiukkaset jatkoivat matkaa plasmasoihtuun. Suuritaajuinen radiosignaali (RF) synnytti soihdun loppupään ympärillä olevaan kelaan magneettikentän ja kun siihen johdetun argonkaasun atomit ionisoituvat, syttyi plasma (kuva 8). Plasma koostuu ioneista ja vapaista elektroneista ja sen korkea lämpötila (n C) mahdollistaa näytteen ionisoitumisen. (Perkin Elmer 2015.) Kuva 8. ICP-MS -spektrometrin plasma.