ja mitä siitä sitten seuraa

Transkriptio

1 Eeva-Liisa Hallanaro & Kirsti Loukola-Ruskeeniemi Arseenia kalliossa! ja mitä siitä sitten seuraa LIFE10ENV/FI/00062 ASROCKS With the contribution of the LIFE Financial Instrument of the European Union

2 Eeva-Liisa Hallanaro & Kirsti Loukola-Ruskeeniemi Arseenia kalliossa! ja mitä siitä sitten seuraa GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Espoo, 2014

3 Hallanaro, E-L. & Loukola-Ruskeeniemi, K Arseenia kalliossa!: ja mitä siitä sitten seuraa. English Abstract: Arsenic in Bedrock!: and Then What Happens... Geologian tutkimuskeskus, Erikoisjulkaisut. 107 s. Asiasanat (Geosanasto, GTK): ympäristögeologia, arseeni, taustapitoisuus, kallioperä, maaperä, pohjavesi, pintavesi, kasvillisuus, ihmisen toiminta, riskin arviointi, riskinhallinta, Pirkanmaa, Suomi Keywords (GeoRef Thesaurus, AGI): environmental geology, arsenic, background level, bedrock, soils, ground water, surface water, vegetation, human activity, risk assessment, risk management, Pirkanmaa, Finland Geologian tutkimuskeskuksen julkaisut löytyvät Hakku-palvelun kautta All GTK s publications online at hakku.gtk.fi Copyright kirjoittajat ja Geologian tutkimuskeskus Kannen valokuva: Geologian tutkimuskeskus Takakannen pieni valokuva: Jari Väätäinen, GTK Kirjan muut valokuvat: ks. s. 107 Toimittaja: Sini Autio Ulkoasu ja taitto: Elvi Turtiainen Oy Painopaikka: Otavan Kirjapaino Oy, Helsinki ISBN (sid. hardcover) ISBN (PDF)

4 Tiivistelmä Arseeni on myrkyllinen ja syöpävaarallinen aine. Haitallisimpia ovat epäorgaaniset arseeniyhdisteet. Arseenivalmisteita on aiemmin käytetty väriaineina ja lääkkeinä. Aineen myrkyllisyyttä on hyödynnetty myös kasvinsuojelussa ja puun kyllästämisessä. Nyttemmin näistä käyttötavoista on luovuttu. Metallija elektroniikkateollisuudessa arseenin käyttö sen sijaan jatkuu. Käytön vähennyttyä arseenipäästöt ovat pienentyneet. Suomessa päästötilanne on eurooppalaisittain hyvä. Huomattavia arseenimääriä voi olla edelleen erityisesti vanhojen puunkyllästämöjen maaperässä. Arseenia esiintyy luontaisesti Suomen kallioperässä. Laajin arseenialue on Tampereen Hämeenlinnan seudulla. Kallio- ja maaperästä arseenia voi liueta pohjaveteen. Arseenialueilla asuvista porakaivovesien käyttäjistä yli kymmenesosa voi altistua haitalliselle määrälle arseenia. Keskimäärin suomalaisten arseenialtistus on kansainvälisesti verrattuna hyvin vähäistä. Kiviainestuotanto ja maarakennus voivat lisätä paikallista arseenialtistusta niillä alueilla, missä kallio- ja maaperässä on paljon arseenia. Mahdollisia altistusreittejä on useita: ilmaan nouseva pöly, arseenipitoisen maan paljastuminen ja arseenin liukeneminen pinta- tai pohjavesiin. Riskejä arvioitaessa otetaan huomioon eri työvaiheet, toiminnan laajuus, luonnonolot ja seudun maankäyttö. Haitat voi torjua hyvällä riskinhallinnalla ja käyttämällä parasta käyttökelpoista tekniikkaa. Useat lait, kuten ympäristönsuojelulaki, maa-aineslaki, terveydensuojelulaki ja maankäyttö- ja rakennuslaki, säätelevät kiviainestuotantoa ja maarakennusta. Isoihin hankkeisiin sovelletaan ympäristövaikutusten arviointimenettelyä. Asrocks-tutkimushanke selvitti arseeniriskiä ja sen hallintaa. Hankkeessa tutkittiin Tampereen Hämeenlinnan seudun kiviainestuotannosta ja maarakentamisesta syntyvää arseeniriskiä. Tulokset osoittavat, ettei arseeni aiheuta riskiä alueen ihmisille ja ekosysteemeille. Suomessa arseenia on vähän verrattuna moneen muuhun maahan. Keski- ja Etelä-Euroopan maaperässä on keskimäärin paljon enemmän arseenia kuin Pohjoismaissa. Asrocks-hankkeessa selvitettiin tiettävästi ensimmäisenä maailmassa, miten arseeni liukenee ja kulkeutuu kiviainestuotannossa ja maarakentamisessa. Tuloksia ja niiden pohjalta luotua ohjeistusta voidaan soveltaa muissa maissa, joissa arseeniriski on suurempi kuin Suomessa. 3

5 Abstract Arsenic is a toxic and carcinogenic substance with inorganic compounds being most hazardous. Arsenic products were formerly used as colouring agents or as medicine and more recently in pest control and wood preservation. These uses have ceased but arsenic compounds are still used in metals and electronic industries. Decreasing usage has been followed by less arsenic ending up in the environment. In Finland, anthropogenic arsenic emissions and leaches are small compared to other European countries. Nevertheless, considerable amounts of arsenic can still be found in the soils of former wood preservation plants. Arsenic occurs naturally in Finnish bedrock. The largest area with higher than average arsenic concentrations is in southern Finland, around Tampere and Hämeenlinna. From soil and rock, arsenic may leach into ground water. More than 10 percent of those living in this region and using potable water from drilled bedrock wells are potentially exposed to deleterious amounts of arsenic. The mean exposure of Finnish inhabitants to arsenic is, however, diminutive in international comparison. In areas with high arsenic concentrations in soil and bedrock, human exposure to arsenic can be locally increased by rock aggregate production and by construction activities. Possible routes of exposure include atmospheric dust, exposed earth, and leaching into ground or surface water. Risk assessment covers all steps of production while it also considers the extent of activity as well as natural conditions and local land-use. Adverse effects can be prevented by applying good risk management practices and best available technologies. Several acts, such as Environmental Protection Act, Land Extraction Act, Health Protection Act, and Land Use and Building Act, regulate rock aggregate production and construction. Large schemes are subject to environmental impact assessment. ASROCKS Research Project studied arsenic risks and their management in rock aggregate production and in construction sites in Tampere Hämeenlinna region. According to the results, arsenic does not pose any risk to local people, nor to ecosystems. In Finland and in other Nordic countries, natural environment contains only small average amounts of arsenic compared to many other regions, such as Middle and South Europe. As far as we know, ASROCKS is the first research project in the world which studied and found out how arsenic is leached and transported from rock aggregate production and from construction sites. The results of ASROCKS, and the guidelines that have been drawn from these results, can be applied in other countries where arsenic risks are more severe. 4

6 Sisällys Saatteeksi 7 Pahamaineinen arseeni 10 Mistä arseenia voi saada? 24 Arseeni luonnossa 40 Arseeni lähtee liikkeelle 56 Tieto riskinhallinnan perustana 68 Yhteiskunta ohjaa ja säätelee 80 Haittojen vähentämiskeinoja 92 Onko arseenista Suomessa vaaraa? 102 Kirjallisuus 106 Valokuvien lähteet 107 Tietolaatikot: Arseenitutkimuksen kaksi kärkihanketta: Ramas ja Asrocks 9 Puunkyllästämöjä Pirkanmaalla 22 Porakaivoveden arseenipitoisuus Pirkanmaalla 31 Pullotetut mineraalivedet voivat sisältää arseenia 35 Uutta tietoa eri kivilajien arseenipitoisuuksista Tampereen Hämeenlinnan alueella 44 Pirkanmaan peltojen arseenipitoisuus 50 Tutkimus arseenin altistusreiteistä Nokialla 62 Arvioitu ja mitattu arseenikuormitus 75 Arseeni ja ympäristövaikutusten arviointi Pirkanmaalla 89 Arseeni kaavamääräyksissä 90 5

7 6

8 Saatteeksi Maailma havahtui arseeniongelmaan 1990-luvun alussa, kun tutkijat löysivät yhteyden eräiden syöpälajien ja runsaasti arseenia sisältävän juomaveden välillä. Suomessa toimittiin nopeasti: arseenipitoista vettä sisältävät porakaivot suljettiin 1990-luvulla. Ennen sulkemistaan ne ehtivät olla käytössä alle kymmenen vuotta, sillä porakaivot yleistyivät Suomessa vasta 1980-luvulla. Kalliopohjaveden lisäksi arseenia on luontaisesti myös maaperässä. Entä jos arseenia sisältävillä alueilla tehdään maansiirtotöitä ja murskataan kallioita? Kulkeutuuko arseenia pohja- ja pintavesiin? Asrocks-niminen EU-hanke selvitti asian Tampereen Hämeenlinnan alueella vuosina Tässä kirjassa kerrotaan Asrocks-hankkeen tärkeimmät tulokset ja lisäksi taustatietoja arseenista jäämies Ötzistä alkaen. Suomi on edelläkävijä: juomaveden arseeniongelman nopean hoitamisen lisäksi olemme nyt ensimmäisinä antamassa ohjeita siitä, miten arseeniriski pitää ottaa huomioon kiviainestuotannossa. Esimerkiksi Keski- ja Etelä-Euroopassa arseenia on maaperässä keskimäärin enemmän kuin Suomessa. Suomessa laadittua ohjeistusta voidaan soveltaa muualla maailmassa, jossa ei vielä ole edes herätty tähän uuteen arseenin aiheuttamaan ongelmaan. 7

9 Asrocks-tutkimuskohteet Asrocks-hankkeen tutkimuskohteet. Neljä tarkempiin tutkimuksiin valittua kohdetta on ympyröity. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 03/2013 aineistoa. Contains data from the National Land Survey of Finland Topographic Database 03/

10 Arseenitutkimuksen kaksi kärkihanketta: Ramas ja Asrocks Ramas oli vuosina toteutettu kolmivuotinen arseenitutkimushanke, johon osallistui tutkimuslaitoksia ja yrityksiä. Nimi Ramas tulee hankkeen englanninkielisestä nimestä (Risk Management Procedure for Arsenic in the Tampere Region). Hanke selvitti arseenin esiintymistä ja arvioi siitä mahdollisesti koituvaa terveys- ja ympäristöriskiä Pirkanmaan alueella. Hanke sai rahoitustukea EU:n Life Environment -ohjelmasta. Niin ikään kolmivuotinen Asrocks-hanke toteutettiin vuosina Geologian tutkimuskeskuksen koordinoimaan hankkeeseen osallistuivat Geologian tutkimuskeskuksen lisäksi Tampereen teknillinen yliopisto ja Suomen ympäristökeskus sekä seitsemän muuta osarahoittajaa. Osa rahoituksesta saatiin EU:n Life+ympäristöpolitiikka ja -hallinto -ohjelmasta. Asrocks-hanke keskittyi Tampereen ja Hämeenlinnan seudulle. Siinä arvioitiin kiviainestuotannon, soranoton ja maarakennuksen mahdollisesti aiheuttamia arseeniriskejä kyseisellä alueella, missä arseenia esiintyy paikoitellen luontaisesti maa- ja kallioperässä. Hankkeessa tarkasteltiin myös riskinhallintaa ja sen kehittämistarpeita sekä laadittiin ohjeistus viranomaisia ja toiminnanharjoittajia varten. 9

11 10 Pahamaineinen arseeni

12 Arseeni voi herättää monenlaisia mielikuvia, mutta useimmille tulee ensimmäiseksi mieleen arsenikki ja vanhat salapoliisiromaanit. Murhien ja arseenin liittäminen toisiinsa ei ole aivan tuulesta temmattua. Arsenikkia eli arseenitrioksidia käytettiin pitkään myrkytysmurhissa, koska siitä ei yleensä jäänyt kiinni. Arseenia ei näet pystytty jäljittämään vainajasta, joten kuolinsyy jäi arvailujen varaan. Tilanne tosin muuttui jo vuonna 1836, kun brittikemisti James Marsh julkaisi menetelmän, jolla kudoksista voitiin löytää vähäisetkin arseenimäärät. Dekkarikirjailijoiden suosiossa arseeni säilyi silti pitkään. Arsenikin valmistaminen arseenia sisältävistä mineraaleista on melko helppoa ja se osattiin jo 4000 vuotta sitten. Menetelmä perustuu yksinkertaisesti polttamiseen. Puhtaan arseenialkuaineen eristäminen on sen sijaan hankalampaa. Saksalainen dominikaanimunkki ja skolastikko Albert Suuri (Albertus Magnus) onnistui tiettävästi ensimmäisenä eristämään arseenin vuonna Ainakin hän oli ensimmäinen, joka kirjasi saavutuksensa muistiin. Arseeni on niin sanottu puolimetalli eli metalloidi, jolla on joitakin muttei kaikkia metallin piirteitä. Kemiallisilta ominaisuuksiltaan se muistuttaa eniten fosforia, jonka kanssa se kuuluukin samaan alkuaineryhmään. Muutama vuosi sitten tiedemaailmaa kohahdutti uutinen, jonka mukaan eräistä erittäin arseenipitoisista järvistä löydetyt bakteerit pystyisivät korvaamaan DNA- 11

13 ketjunsa fosforin arseenilla. Väite jäi näyttämättä toteen, mutta uutisesta kävi hyvin jo se, että jotkin eliöt pystyvät ylipäätään elämään niinkin arseenipitoisessa vedessä. Ovathan arseeni ja monet sen yhdisteet muutkin kuin arsenikki tunnetusti myrkyllisiä sekä ihmiselle että monille eliöille. Monenlaisia terveyshaittoja Arseenin myrkkyvaikutus perustuu pääosin siihen, että aine estää soluhengityksen. Jos annos on tarpeeksi suuri, seuraa välitön kuolema, mutta pienetkin määrät ovat haitallisia, jos niitä saadaan jatkuvasti. Arseeniyhdisteet lisäävät myös muun muassa myrkyllisen vetyperoksidin tuotantoa, mikä voi ennen pitkää johtaa solukuolemiin ja elinvaurioihin. Arseenin tiedetään aiheuttavan syöpää. Kansainvälinen syöväntutkimuskeskus IARC luokittelee arseenin ja sen yhdisteet ensimmäisen luokan karsinogeeneiksi. Arseenin muut terveysvaikutukset voivat ilmetä hyvin moninaisina. Ne voivat kohdistua ruoansulatuskanavaan, verenkiertoon, maksaan, munuaisiin, hermostoon ja muihin herkkiin kudoksiin sekä sydämeen. Vaikutukset näkyvät yleensä ensimmäisenä ihossa, joka voi sarveistua liikaa tai johon voi syntyä pigmenttihäiriöitä. Viktoriaanisella ajalla arseenia käytettiinkin ihon vaalentamiseen. Altistumisen kasvaessa on todettu ääreisverenkierron häiriöitä, kuten raajojen kärkiosien sinerrystä eli akrosyanoosia, sekä sormien valkoisuutta eli Raynaudin syndroomaa. Arseeni voi myös kohottaa verenpainetta ja aiheuttaa lihaskramppeja. Lievä altistuminen arseenille saattaa vahvistaa immuunipuolustusta, mutta suuret annokset heikentävät sitä. Arseenilla on arveltu olevan yhteyttä lisääntymishäiriöihin, mutta näistä vaikutuksista ei ole selvää näyttöä. 12

14 Jo vähäisenkin juomaveden arseenipitoisuuden, mikrogrammaa litrassa, on todettu lisäävän kuolleisuutta sydän- ja verisuonitauteihin, diabetekseen ja munuaissairauksiin. Ihomuutoksia on havaittu, kun jatkuvasti käytetyn juomaveden pitoisuus on 50 mikrogrammaa litrassa tai enemmän. Useimmat tutkimuksin todetut terveyshaitat liittyvät selvästi suurempiin juomaveden arseenipitoisuuksiin (yli 200 mikrogrammaa litrassa). Hengitysteitse saadun arseenin ei ole havaittu aiheuttavan ihosairauksia mutta kylläkin ääreishermoston häiriöitä. 13

15 Myös eläimet ja kasvit kärsivät Arseeni on myrkyllistä myös monille eläimille ja kasveille. Sen haitallisuutta eliöille, eliöyhteisöille ja ekosysteemeille eli niin sanottua ekotoksisuutta on tutkittu käyttäen koe-eliöinä mikrobeja, kasveja ja eläimiä. Tulokset vaihtelevat sen mukaan, mitä vaikutusta on tarkasteltu. Vähäisemmät pitoisuudet voivat heikentää eliöiden kasvua, elintoimintoja ja lisääntymistä, suuremmat johtavat jo kuolemaan. Näiden kahden vaikutuksen välinen pitoisuusero voi olla alle kolminkertainen tai yli kymmenkertainen, eliöstä riippuen. 14

16 Herkkyys arseenille vaihtelee suuresti lajista toiseen. Parhaiten arseenia sietävät jotkin bakteerit, joista osa jopa käyttää arseenia aineenvaihdunnassaan. Myös eräät muut eliöt saattavat vähitellen sopeutua elämään arseenipitoisessa ympäristössä. Tällaista sopeutumista on havaittu ainakin lieroilla ja joillakin planktonlevillä. Vesieliöissä on toisaalta myös lajeja, jotka ovat hyvin herkkiä pienillekin arseenipitoisuuksille. Ne alkavat nopeasti kärsiä, jos veden arseenipitoisuus kasvaa edes vähän. Arseenin myrkyllisyys on kiinni myös ympäristöoloista. Siihen voivat vaikuttaa lämpötila, veden happamuus, maaperän raekoko, humuksen määrä ja fosfaattipitoisuus. Jälkimmäinen selittyy sillä, että fosfaatit kilpailevat menestyksekkäästi arseenin ja sen yhdisteiden kanssa sitoutumispaikoista maassa ja kasvien juurissa. Jos fosfaatteja on niukasti, arseenille jää tilaa ja se pääsee näin tunkeutumaan eliöihin. Karkearakeisissa maalajeissa sitoutumispaikkoja on vähemmän kuin hienorakeisissa maissa. Karkeissa maalajeissa arseeni on toisaalta helpommin kasvien saatavissa ja siten vahingollisempaa. Jos kasvi saa liikaa arseenia, sen lehtiin tulee punaruskeita pilkkuja, juuret kellastuvat tai ruskettuvat ja uudet lehdet lakastuvat. Myrkyllisiä ovat jo pitoisuudet 5 20 mg/kg, mikä tarkoittaa, että arseenin osuus kasvin painosta on 0,05 0,2 promillea. Arseenia saattaa olla enemmän juurissa kuin kasvin muissa osissa, sillä vain osa juurten ottamasta arseenista kulkeutuu varteen ja lehtiin. Arseeni ei sanottavasti kerry kasveihin tai eläimiin toisin kuin esimerkiksi elohopea ja eräät muut ympäristömyrkyt. Esimerkiksi lieroissa ja simpukoissa, jotka nielevät tai suodattavat sisäänsä arseenipitoista maata tai sedimenttiä, on kuitenkin havaittu elinympäristöään suurempia arseenipitoisuuksia. Niiden kudoksista voi löytää melko isojakin määriä arseenia. 15

17 Yhdisteiden myrkyllisyys vaihtelee Arseenin myrkyllisyyden arviointia mutkistaa entisestään se, että aineella on luonnossa monia esiintymismuotoja, joista toiset ovat myrkyllisempiä kuin toiset. Maassa tai vedessä tapahtuvat muutokset ja reaktiot, kuten happamoituminen, saostuminen ja liukeneminen, voivat muuttaa arseenin muodosta toiseen. Arseenin yhdisteistä myrkyllisimpiä ovat sellaiset epäorgaaniset yhdisteet, kuten juuri arsenikki, joissa on hapetusasteeltaan kolmen arvoista arseenia (As 3+ ). Arseenia esiintyy yleisesti myös viiden arvoisena (As 5+ ). Tässä muodossa arseeni ei ole yhtä haitallisia kuin kolmen arvoisena, joskin myös viiden arvoiset arseeniyhdisteet luokitellaan syöpävaarallisiksi. Joidenkin mikrobien on havaittu sietävän viiden arvoista arseenia sata kertaa suurempina annoksina kuin kolmen arvoista arseenia. Arseenia tavataan lisäksi orgaanisina yhdisteinä eli sitoutuneena hiilivetyihin, joita elollinen luonto on pullollaan. Nämä yhdisteet ovat selvästi haitattomampia kuin epäorgaaniset arseeniyhdisteet. Ne muuntuvat elimistössä epäorgaanisia yhdisteitä vähemmän ja myös poistuvat sieltä nopeammin. Osa ruoan sisältämästä arseenista on juuri orgaanisessa muodossa. Esimerkiksi merikaloissa on pääosin orgaanista eli haitattomampaa arseenia. Sen sijaan juomaveden arseeni on lähes pelkästään epäorgaanista ja siten haitallista. Kaivovedessä arseeni voi olla hapetusasteeltaan kolmen tai viiden arvoisena. Epäorgaanisen arseenin myrkyllisyyttä eläimille ja ihmisille vähentää huomattavasti se, että kehoon päädyttyään aineenvaihdunta muuttaa sen vähemmän myrkyllisiksi orgaanisiksi yhdisteiksi. Arseenia ei liioin kerry erityisen paljon ihmisen elimistöön. 16

18 Terveysvaikutusten suuruuteen vaikuttavat myös ihmisten henkilökohtaiset ominaisuudet kuten ikä, sukupuoli, aineenvaihdunta ja elintavat. Arseenin haitallisuuden arviointi on siis kaiken kaikkiaan varsin mutkikasta, mikä on osaltaan vaikuttanut siihen, ettei arseenin saantirajoista ole päästy kansainväliseen yksimielisyyteen. Joitakin raja-arvoja on sentään asetettu. Maailman terveysjärjestö WHO suosittaa juomaveden arseenipitoisuudeksi enintään kymmenen mikrogrammaa litrassa. Suositus on otettu käyttöön Suomessa; terveydensuojelulain perusteella on määritelty, että litrassa talousvettä saisi olla enimmillään 10 μg arseenia. Arseeni kelpaa moneen Jos arseeni on tunnettu jo vuosituhansien ajan, niin epäilemättä aineella on ollut myös käyttöä muussakin kuin vihamiesten eliminoinnissa. Tärkein varhainen käyttömuoto liittyy metallien valmistukseen. Varhaispronssikaudella, joka alkoi Balkanilla lähes 4000 vuotta ennen ajanlaskun alkua, arseenia lisättiin kupariin, jotta metallista tulisi kovempaa. Näin saatiin niin sanottua arseenipronssia. Sitä saattoi tosin syntyä myös vahingossa, koska kuparimalmissa on usein epäpuhtautena arseenikiisua. Tinaa sisältävää oikeaa pronssia alettiin valmistaa vasta myöhemmin pronssikaudella. Arseenin myrkyllisyys tunnettiin varhain. Monilla myrkyllisillä aineilla on ollut ihmiskunnan historiassa lääkinnällistä käyttöä, niin myös arseenin yhdisteillä. Antiikin Kreikassa arseenivalmisteilla hoidettiin haavoja, syyhyä ja muita ihotauteja sekä häädettiin satiaisia. Sitä käytettiin myös kasvaimien, syylien ja ihokarvojen poistoon. Pihkan kanssa poltetulla arseenisavulla lääkittiin yskää, ja hunajaan lisätyn arseenin väitettiin auttavan äänen käheyteen. 17

19 Kreikkalaisen lääketieteen periaatteet olivat lääkityksen ohjenuorana koko keskiajan ja osittain 1800-luvulle asti. Myös arseenivalmisteet säilyttivät pitkään asemansa eräänlaisina yleisrohtoina, joita suositeltiin melkein tautiin kuin tautiin. Brittikeksijä Thomas Fowler kehitti vuonna 1786 lääkeliuoksen, joka sisälsi noin prosentin verran arsenikkia. Fowlerin liuoksella hoidettiin 1800-luvulla muun muassa astmaa, ihottumia, psoriasista, anemiaa, epilepsiaa, melankoliaa, malariaa, leukemiaa ja muita syöpätauteja. Arseenivalmisteiden käyttö leukemialääkkeenä keksittiin uudelleen 1930-luvun alussa, ja käyttö jatkui luvun alkuvuosiin asti. Arseenilääkitystä käytettiin 1900-luvun alkupuolella myös kuppataudin hoitoon. Vuosisadan alussa kehitetyt arseenin johdannaiset, arsfenamiini ja neoarsfenamiini, olivat monin verroin tehokkaampia kuppalääkkeitä kuin siihen asti käytetty elohopea. Sivuvaikutuksia tietysti oli, ja arseenijohdannaisista luovuttiinkin kupan hoidossa pian sen jälkeen, kun penisilliini saatiin yleiseen käyttöön toisen maailmansodan jälkeen. Arseenin myrkyllisyyttä hyödynnettiin pitkään tuhoeläinten ja kasvitautien torjunnassa. Hedelmäpuutarhoissa torjuttiin hedelmäkärpäsiä lyijyarsenaatilla, ja viininviljelijät ruiskuttivat viljelmilleen säännöllisesti kupariarsenaatin ja kalkin seosta estääkseen homeen kasvua. Arsenikilla tapettiin hiiriä ja rottia, ja sitä lisättiin kärpässyötteihin. Eläintentäyttäjät käsittelivät eläinten nahat arsenikilla suojatakseen niitä tuhohyönteisiltä. Arseenista valmistettiin myös väriaineita: scheelenvihreää eli kupariarsenaattia ja pariisinvihreää (keisarinvihreää) eli kupariasetoarsenaattia. Molemmat olivat hyvin myrkyllisiä, mistä juontuu edelleen käytössä oleva käsite myrkynvihreä. Vaikka väriaineiden myrkyllisyys tiedettiin, niitä käytettiin surutta maaleissa ja tapeteissa sekä olkihattujen olkien värjäämiseen. Scheelenvihreää ja pariisinvihreää käyttivät käytännössä 18

20 19

21 kaikki tapetinvalmistajat, koska ne olivat ainoita todella vihreitä pigmenttejä ja kaiken lisäksi halpoja. Paperitapeteista tuli niiden ansiosta iso bisnes luvun lopussa selvisi, että kosteiden huoneiden tapettiliisteriin pesiytynyt homesieni hajotti arseenipitoista väriä, jolloin huoneilmaan joutui arseeniyhdisteitä. Asuinhuoneiden ilma siis kirjaimellisesti myrkyttyi. Huoneilmasta saatua arseenimyrkytystä on epäilty myös Napoleonin kuolinsyyksi. Kun hallitsijan hiusnäytteistä analysoitiin tavanomaista suurempia arseenipitoisuuksia, arveltiin hänen joko joutuneen salamurhan uhriksi tai luultavammin kärsineen tapetin aiheuttamasta arseenimyrkytyksestä. Teoria on sittemmin kumottu. Napoleonin aikoihin arseenia käytettiin niin yleisesti ja moniin tarkoituksiin, että ihmiset saivat sitä kaikkialta ympäristöstä. Euroopan asukkaiden kudosten arseenipitoisuus saattoi tuolloin olla satakertainen nykypäivään verrattuna. Käyttö jatkuu mutta vähenee Arseenin käyttöä alettiin säädellä oikeastaan vasta 1900-luvun jälkipuoliskolla. Tosin scheelenvihreän käyttö väriaineena kiellettiin Saksan Preussissa jo vuonna Suomessakin annettiin vuonna 1888 asetus Myrkkyjen kaupitsemisesta sekä mitä muutoin on otettava huomioon koskien myrkyllisiä aineita ja tavaroita. Sen yhtenä pontimena oli Collegium medicumin lausunto, jossa kehotettiin kieltämään arseenia sisältävien myrkyllisten väriaineiden käyttö muun muassa seinäpapereissa, rullakaihtimissa ja leikkikaluissa. Näin tapahtuikin. 20

22 Asetus ei sen sijaan puuttunut arseenin käyttöön maatalouden torjunta-aineena. Vaaraa ei pidetty suurena ulkotiloissa, missä tuuli puhalsi arseenihöyryt pois ja sade huuhtoi peltoja. Suomessa arseenivalmisteiden käyttö torjunta-aineena jäi tosin lyhyeksi. Se alkoi toden teolla vasta 1920-luvulla ja hiipui vuosisadan puoliväliin mennessä. Hedelmätarhoissa käyttö jatkui pidempään. Vielä vuonna 1949 julkaistussa teoksessa Omenanviljely (kirj. Väinö Lehtonen) annetaan yksityiskohtaisia ohjeita lyijyarsenaatin tai vaihtoehtoisesti sinkkiarsenaatin käytöstä omenapuiden ruiskutuksissa. Arseenipitoisten myrkkymaalien valmistus päättyi lopullisesti 1950-luvulla, mutta samaan aikaan puutavaraa alettiin kyllästää arseenia, kuparia ja kromia sisältävillä suolakyllästeillä eli CCA-kyllästeaineilla. CCA-kyllästeiden suosio kasvoi nopeasti, 21

23 Puunkyllästämöjä Pirkanmaalla Puunkyllästämöt, joissa on käytetty CCAkyllästeitä ovat osoittautuneet arseenin päästölähteeksi myös Pirkanmaalla. Ongelma on suurin vanhoilla kyllästämöalueilla. Niissä CCA-käsiteltyä puuta saatettiin varastoida suoraan maan päälle, jolloin kyllästettä pääsi imeytymään maahan. Maaperän arseenipitoisuudeksi on tällaisella alueella mitattu jopa 6,7 grammaa kilossa maata. Pirkanmaan alueella on tiedossa parikymmentä aluetta, joissa on ollut puunkyllästystoimintaa ja joiden maaperä on pilaantunut. Niiden maaperässä on arseenin ohella myös kromia ja kuparia. Kaksi kyllästämöistä on toiminut vedenhankintaan tärkeällä pohjavesialueella. Ruoveden Kautun kyllästämö sijaitsi paitsi ykkösluokan pohjavesialueella, myös lähellä asutusta ja vedenottamoa. Se oli toiminnassa vuosina Alueen maaperän arseenipitoisuudet vaihtelevat. Enimmillään maakilosta on löydetty 4,2 grammaa arseenia, vähimmillään 0,066 grammaa. Moreenimaan luontaiseksi arseenipitoisuudeksi on Pirkanmaalla määritetty keskimäärin 0,026 grammaa kilossa. 22

24 ja niitä käytettiin ylivoimaisesti eniten, kun tarvittiin kosteudenkestävää puuta olipa kyseessä puhelinpylväs, terassilauta tai laituritolppa. Kyllästeessä oli arseenia enimmillään 45 prosenttia, ja kyllästetyn puun painosta jopa kymmenesosa saattoi muodostua kyllästeaineista. CCA-kyllästeiden käyttöä rajoitettiin Suomessa vuonna 1996, mutta kokonaan niistä luovuttiin vasta vuonna Käyttökielto perustuu EU-direktiiviin. CCA-kyllästeet on korvattu pelkkää kuparia sisältävillä C-kyllästeillä tai kuparia ja kromia sisältävillä CC-kyllästeillä. Suomessa toimi 1900-luvulla lukuisia CCA-puunkyllästämöjä ympäri maata. Kyllästysaineen haitallisuutta ei aiemmin tunnettu kunnolla, eikä aineen käsittelyssä osattu noudattaa varovaisuutta. Niinpä kyllästysaineita pääsi usein valumaan tai tippumaan märistä tukeista maahan. Kyllästettyä puuta käsiteltiin niin ikään huolimattomasti. Hylätty puutavara saatettiin jättää lahoamaan paikoilleen tai polttaa, jolloin arseenia joutui maahan tai ilmaan. Suomessa arvioidaan olevan lähes 200 suolakyllästeiden pilaamaa maa-aluetta. Niistä joitakin on ryhdytty puhdistamaan, mutta moni odottaa vielä tarkempaa tutkimusta ja puhdistustoimien aloittamista. Arseenia käytetään edelleen metalliteollisuudessa, kun valmistetaan tiettyjä erikoismetalliseosteita, varsinkin lyijy- ja kupariseosteita. Sitä on viime vuosikymmeninä käytetty ja osin käytetään yhä myös elektroniikkakomponenteissa, kuten puolijohteissa, arseeniseostetuissa piikiekoissa ja aurinkokennoissa. Pieniä määriä arseenia kuluu laboratorioissa sekä metallien pintakäsittelyssä. 23

25 24 Mistä arseenia voi saada?

26 Itävallan Tirolista löydettiin syyskuussa 1991 muumioitunut vainaja, jonka iäksi määritettiin noin 5300 vuotta. Löytöpaikkansa Ötztalin mukaan Ötziksi ristitty jäämies oli siis elänyt vuoden 3300 tienoilla ennen ajanlaskumme alkua. Mies kuoli luultavasti selkään ammuttuun nuoleen, joka upposi syvälle lihaan ja aiheutti ehkä verenmyrkytyksen tai verenhukan. Kun Ötziä tutkittiin tarkemmin, selvisi, että hänen hiuksensa sisälsivät poikkeuksellisen paljon kuparia ja arseenia. Ötzin oli siis täytynyt altistua näille alkuaineille, ja altistuminen oli luultavasti kestänyt pitkiä aikoja. Johtopäätös oli selvä: mies oli mitä ilmeisimmin kupariseppä. Mikään muu ei voisi selittää sitä, että tuhansia vuosia sitten elänyt ihminen oli saanut kehoonsa niin paljon kuparia ja lisäksi myös arseenia, jota on kuparimalmissa usein epäpuhtautena. Varsinainen uutinen tutkijoille oli, että kuparin työstäminen hallittiin noilla seuduilla jo 5300 vuotta sitten. Se tarkoitti, että pronssikausi oli alkanut siellä aiemmin kuin luultiin. Mitään kiistaa asiasta ei syntynyt, sillä Ötzillä oli mukanaan vakuuttava todiste kuparin käsittelytaidosta: hyvin säilynyt kuparikirves. 25

27 Parituhatta työntekijää altistuu arseenille Ötzin hiuksia analysoineiden tutkijoiden oli helppo tehdä päätelmänsä miehen ammatista. Onhan jo pitkään tiedetty, että kupariteollisuudessa samoin kuin sinkin ja nikkelin parissa työskennelleet ovat kautta historian altistuneet arseenille. Ongelma ei ole poistunut vieläkään ja tulee vastaan myös Suomessa. Tästä kertoo se, että suurin työntekijäryhmä, joka Suomessa altistuu arseenille, ovat juuri kupariteollisuuden työntekijät. Toiseksi suurimman ryhmän muodostivat vielä 2000-luvun alussa painekyllästämöissä työskentelevät, mutta heidän osaltaan tilanne on muuttunut, kun CCA-kyllästeistä on luovuttu. Mukaan on toisaalta tullut uusia työntekijöitä, kuten elektroniikkateollisuudessa työskentelevät. Elektroniikan komponenttien valmistuksessa käytetään nimittäin galliumarsenidia, joka kilpailee puolijohteena piipohjaisten materiaalien kanssa. Galliumarsenidipuolijohteita käytetään erityisesti matkapuhelimissa, infrapuna-ledeissä ja aurinkokennoissa. Muita työntekijäryhmiä, jotka voivat altistua arseenille, ovat muun muassa nuohoojat, turvetuotannossa työskentelevät sekä arseenipitoisten jätteiden käsittelijät. Niin sanottuun Asarekisteriin eli ammatissaan altistuvien rekisteriin oli Suomessa ilmoitettu 2010-luvun alussa runsaat 2000 arseeniyhdisteille mahdollisesti altistuvaa työntekijää. Työssä arseenia saadaan lähinnä hengittämällä, jolloin keuhkot altistuvat. Ulkomaisten kokemusten perusteella on päätelty, että keuhkosyövän riski alkaa kasvaa, jos ihminen työskentelee 40 vuotta paikassa, jonka ilman arseenipitoisuus on 20 mikrogrammaa kuutiometrissä. Niinpä arseenin ohjearvoksi työpaikan ilmassa on Suomessa määritetty puolta pienempi pitoisuus eli kymmenen mikrogrammaa kuutiometrissä. Se on pienin epäpuhtauden pitoisuus, jonka sosiaali- ja terveysministeriö arvioi voivan vahingoittaa työntekijää. 26

28 Työssään arseenille altistuvilla keskimääräinen altistuminen jää yleensä ohjearvoa pienemmäksi. Kuparintuotannossa työskentelevillä hengitysilman keskimääräiseksi arseenipitoisuudeksi on mitattu 6 19 mikrogrammaa kuutiossa. Kuparisulaton ilmassa on toisaalta myös muita haitallisia aineita, kuten rikkidioksidia, lyijyä ja kadmiumia. Ne voivat osaltaan lisätä sairastumisriskiä. 27

29 Arseenipäästöt vähenevät Teollisesta toiminnasta pääsee jonkin verran arseenia myös vesistöihin ja ilmaan. Tyypillisiä päästölähteitä ovat kaivostoiminta ja metalliteollisuus, viime vuosina myös puunjalostusteollisuus. Päästöt ovat kuitenkin vähäisiä ja peräisin vain muutamasta harvasta laitoksesta. Vesistöihin voi valua arseenia myös kaatopaikoilta ja pilaantuneilta maa-alueilta. Ilmaan sitä pääsee ennen muuta energiantuotannosta, sillä kivihiili sisältää usein epäpuhtautena arseenia. Luontaisesti arseenia tulee ilmaan pieninä hiukkasina tulivuorten purkauksista. Koko Suomen arseenipäästöt vesistöihin ja ilmaan ovat pienentyneet murto-osaan parin vuosikymmenen takaisista määristä. Nyt puhutaan vain muutamista tonneista, kun vielä 1990-luvun alussa ilmaan joutui yli 30 tonnia ja vesistöihinkin noin seitsemän tonnia arseenia vuodessa. Päästötilanne on hyvä verrattuna useimpiin muihin Euroopan maihin. Samoin on laita arseenilaskeuman, joka on Suomessa 28