Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden arseeni- ja raskasmetallipitoisuudet rakennushankealueilla - esiselvitys

Transkriptio

1 Etelä-Suomen Yksikkö S4/223/2/ Espoo Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden arseeni- ja raskasmetallipitoisuudet rakennushankealueilla - esiselvitys Birgitta Backman, Juha Reinikainen, Jaana Jarva ja Samrit Luoma

2 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Tekijät Birgitta Backman, Juha Reinikainen, Jaana Jarva, Samrit Luoma Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja GTK Raportin nimi Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän, pinta- ja pohjaveden - esiselvitys Tiivistelmä Pirkkalan ja Nokian alueelta otettiin neljä maaperänäytettä, yksi pohjavesinäyte sekä pintavesinäytettä alueilta, joilla aiempien tutkimusten perusteella tiedetään olevan luontaisesti korkeita arseeni- ja raskasmetallipitoisuuksia. Tutkimus kohdistettiin alueille, joilla on tehty maansiirtotöitä tai louhittu kalliota. Tavoitteena oli selvittä arseenin ja raskasmetallien mobiloitumista näiden toimenpiteiden seurauksena. Kuningasvesiuutetuista maaperänäytteistä määritettiin 33 alkuaineen ns. kokonaispitoisuus ja lisäksi happamalla ammoniumasetaatilla uutetuista näytteistä määritettiin 24 alkuaineen ns. helppoliukoinen osuus. Vesinäytteistä määritettiin veden fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, epäorgaanisia yhdisteitä ja alkuaineiden liukoiset pitoisuudet, yhteensä 49 eri määritystä. Lisäksi vesinäytteistä määritettiin 33 alkuaineen kokonaispitoisuudet. Arseeni- ja raskasmetallipitoisuudet olivat paikoin korkeita ja maaperän alkuaineiden ns. kokonaispitoisuuksien ja ns. helppoliukoisten pitoisuuksien ja toisaalta vesien liukoisten ja kokonaispitoisuuksien tuloksissa oli selkeitä eroja. Tulosten pohjalta on perusteltua jatkaa ja laajentaa tutkimusta. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) geokemia, maaperä, pohjavesi, pintavesi, kemialliset analyysit Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Pirkanmaa, Pirkkala, Nokia Karttalehdet Muut tiedot Arkistosarjan nimi Arkistotunnus S4/223/2/8 Kokonaissivumäärä 35 Kieli suomi Hinta Julkisuus Julkinen Yksikkö ja vastuualue ESY / Maankäyttö ja ympäristö Allekirjoitus/nimen selvennys Birgitta Backman Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Jaana Jarva

3 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden Sisällysluettelo Kuvailulehti JOHDANTO 2 NÄYTTEENOTTO JA ANALYYSIMENTELMÄT 3 3 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU 8 3. Maaperänäytteet Maaperänäytteiden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet Hapan ammoniumasetaatti-edta-uutto tulokset Kuningasvesiuuttotulokset Vesinäytteet Tulokset Veden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet Kadmium, kupari, lyijy ja sinkki Koboltti, kromi ja nikkeli Fosfori ja fosfaatti sekä rikki ja sulfaatti Rauta, mangaani ja kaliumpermanganaattikulutus Arseeni 3 4 YHTEENVETO 32 5 KIRJALLISUUS 34

4 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden JOHDANTO Pirkanmaalla on tutkittu paljon arseenin esiintymistä, lähinnä kalliopohjaveden arseenia, mutta myös maaperän ja kallioperän arseenia. Tutkimukset ovat liittyneet pääasiassa pohjavesiselvityksiin ja malminetsintään. EU-rahoitteisessa Ramas-hankkeessa (24-27) koottiin Pirkanmaan alueelta kaikki saatavilla oleva kallioperän, maaperän, pinta- ja pohjaveden arseenipitoisuustieto ( Loukola-Ruskeeniemi et al. 27). Pirkanmaalla on lisäksi koottu Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) taajamageologiseen TAATA-hankkeeseen liittyen maaperänäytteitä geokemiallista kartoitusta varten vuosien aikana (Tarvainen 27, Jarva ja Tarvainen 28, Tarvainen et al. 29, Reinikainen 29, Hatakka et al. 2). Lisäksi maaperän geokemiallista tietoa on koottu GTK:n ja Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) luomaan maaperän taustapitoisuuksien valtakunnalliseen taustapitoisuusrekisteriin Tapiriin ( Taustapitoisuusrekisterissä Suomi on jaettu geokemiallisiin provinsseihin, jotka perustuvat 98-luvulla tehtyyn koko maan geokemialliseen kartoitukseen (Koljonen 992). Tapiriin koottu aineisto ja tietokannan rakenne perustuvat provinssijakoon. Tässä tutkimuksessa käsiteltävät alueet kuuluvat Pirkanmaan arseeniprovinssiin, provinssin numero on 4 (kuva ). Kuva. Kohonneen arseenipitoisuuden alueet eli nk. arseeniprovinssit Suomessa (

5 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 2 Pirkanmaan alue voidaan jakaa kallioperän kivilajien perusteella kolmeen vyöhykkeeseen: Keski-Suomen granitoidivyöhyke, Tampereen liuskevyöhyke sekä Pirkanmaan migmatiitti-vyöhyke. Vyöhykkeet on esitetty kuvassa 2. Kallioperän arseenipitoisuudet ovat keskimäärin korkeampia Tampereen liuskevyöhykkeellä ja Pirkanmaan migmatiittivyöhykkeellä (Backman et al. 26). Pirkanmaan pohjoisosan granitoideja sisältävässä kallioperässä arseenipitoisuudet ovat pieniä, samansuuruisia kuin muualla Suomessa keskimäärin. Pirkanmaan keski- ja eteläosan maaperässä ja kalliopohjavedessä on keskimäärin enemmän arseenia kuin muualla Suomessa. Tätä esiselvitystyötä varten otettiin maaperä- ja vesinäytteitä alueilta, joilla jo tiedettiin olevan korkeita arseenipitoisuuksia. Toisaalta pyrittiin kohdentamaan näytteenottoa alueille, joilla on meneillään tai tulossa suuria maansiirtotöitä tai kallionlouhintaa. Tässä raportissa tarkastellaan pääasiassa niitä alkuaineita, joille PIMA-asetuksessa (VnA 24/27) on annettu ohjearvot: antimoni, arseeni, kadmium, koboltti, kromi, kupari, lyijy, nikkeli, sinkki ja vanadiini. Näiden alkuaineiden kynnys- ja ohjearvot on esitetty taulukossa. Kuva 2. Pirkanmaan kallioperän pääpiirteet. Kallioperäkartta on laadittu GTK:n : kallioperäkartoitusaineiston perusteella. Pohjakartta: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/27/.

6 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 3 Taulukko. PIMA-asetuksen (VnA 24/27) kynnys- ja ohjearvot niille maaperän alkuainepitoisuuksille, joita käsitellään tässä raportissa. Alkuaine Kynnysarvo Alempi Ylempi mg/kg ohjearvo ohjearvo mg/kg mg/kg Antimoni, (Sb) 2 5 Arseeni (As) 5 5 Kadmium (Cd) 2 Koboltti (Co) 2 25 Kromi (Cr) 2 3 Kupari (Cu) 5 2 Lyijy (Pb) Nikkeli (Ni) 5 5 Sinkki (Zn) Vanadiini (V) NÄYTTEENOTTO JA ANALYYSIMENTELMÄT Näytteenotto keskitettiin Pirkkalan lentokentän ja Tampereen ohitustien ympäristöön Pirkkalassa sekä Nokialla rakenteilla olevan tien numero ympäristöön. Näiden alueiden läheisyydessä tiedettiin olevan korkeita arseenipitoisuuksia sekä maa- että kallioperässä (kuvat 3 ja 4). Näytteitä otettiin maaperästä sekä pinta- ja pohjavesistä. Näytteenoton suunnittelivat Birgitta Backman ja Jaana Jarva ja näytteet otti sertifioitu ympäristönäytteenottaja Mikael Eklund. Maaperänäytteitä otettiin neljästä eri kohteesta Pirkkalan lentokentän ympäristöstä. Näytteet,3 ja 4 ovat lentokentän lounaispään eteläpuolelta ja näyte 5 on lentokentän koillispään pohjoispuolelta Kangastensydänmaan alueelta. Näytteen 2 tuloksia ei käsitellä tässä yhteydessä, koska näyte oli kontaminoitunut. Pinta- ja pohjavesinäytteitä otettiin 2 eri kohteesta lentokentän ympäristöstä, Tampereen ohitustien läheisyydestä maankaatopaikan vaikutusalueelta Kurikan risteyksen alueelta sekä Nokialta tien numero kallioleikkauksen kohdalta Kankaantakasta. Näytepaikat on merkitty karttaan kuvassa 5. Noin 2 kg suuruiset maaperänäytteet otettiin mineraalimaasta muovisella lastalla. Näyte otettiin pistotietä varten tehdystä tieleikkauksesta 2 6 cm syvyydestä (kuva 6). Muut näytteet on otettu lapiolla kaivetusta matalasta kuopasta, maan pinta osasta humuskerroksen alapuolelta. Näytesyvyydet on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Maaperänäytteiden näytesyvyydet. Näytepaikat on merkitty karttaan kuvassa 5. Näytepaikka Näytesyvyys, Kuvaus cm pinnasta Näytte 2-6 cm Tieleikkaus, moreeni Näyte 3-25 cm Lapiolla kaivettu kuoppa, moreeni Näyte 4-5 cm Lapiolla kaivettu kuoppa, moreeni Näyte 5-25 cm Lapiolla kaivettu kuoppa, moreeni

7 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 4 Kuva 3. Pirkanmaan keskiosan maaperän arseenipitoisuudet, GTK:n geokemian tietokanta. Pohjakartta: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/27/.

8 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 5 Kuva 4. Pirkanmaan keskiosan kallioperä, kallioperän arseenipitoisuudet ja kalliopohjaveden arseenipitoisuudet. Kallioperäkartta on laadittu GTK:n : kallioperäkartoitusaineiston perusteella. Arseenin pitoisuustieto on GTK:n geokemian tietokannasta. Pohjakartta: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/27/.

9 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 6 Kuva 5. Näytepaikkojen sijainti Pirkkalassa sekä Nokialla. Pohjakartta: Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/27/. Näytteet analysoitiin Labtium Oy:n akkreditoidussa laboratoriossa (T25 /EN ISO/IEC 725). Kemialliset analyysit tehtiin Labtium Oy:n Espoon yksikössä ja raesuuruusanalyysit Kuopion yksikössä. Maaperänäytteet kuivattiin ensin alle 4 o C lämpötilassa, jonka jälkeen ne hienomurskattiin ja jauhettiin hiili-teräsjauhinastiassa ja seulottiin (< 2mm). Alle 2 mm fraktion materiaalista tehtiin kaksi eri uuttoa: hapan ammoniumasetaatti-edta uutto (HAAc-EDTA-uutto) sekä kuningasvesiuutto (AR-uutto). Uutteet analysoitiin ICP-AES/MS tekniikalla. HAAc-EDTAn menetelmä koodit ovat 22M ja 22Pp ja AR-uuton 52M ja +52P. Heikkouuttoihin kuuluvalla ammoniumasetatti-edta-uutolla saadaan maanäytteistä uutettua helpommin uuttuvat ionit, eli ne ionit jotka voidaan katsoa olevan biotarjolla. HAAc-EDTA-

10 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 7 uutto liuotaa maarakeiden pintaan adsoboituneet ionit, liukoiset suolat, karbonaatit ja heikosti kiteiset raudan-, alumiinin-, ja mangaanin hydroksidisaostumat. Kuningasvesiuutosta saadaan määritettyä hivenmetallien osalta sellaisia pitoisuuksia, jotka voivat enimmillään äärimmäisissä luonnonoloissa liueta materiaalista. Kuningasvesi uuttaa mm. kiteiset saostumamineraalit, sulfidimineralit sekä useimmat suolat ja osan kiilteistä, talkista ja savimnieraaleista. Maasälpiä, amfiboleja ja pyrokseeneja kuningasvesi ei uuta. Maanäytteiden ph:n määritys tehtiin potentiometrisesti, molaarisesta CaCl 2 -liuoksesta, mentelmä 29I, hiili määriettiin hiilianalysaattorilla, mentelmä +8L ja raesuuruusanalyysi tehtiin sedigrafilla ja seulomalla. Kuva 6. Maaperänäyte otettiin tieleikkauksen yläosasta (kuva B. Backman). Vesinäytteitä otettiin yhdestä kaivosta, kolmesta lammikosta sekä kahdeksasta purosta (kuva 7). Näytteistä analysoitiin kentällä lämpötila, ph, sähkönjohtavuus, happi- ja hiilidioksidipitoisuus. Liukoisessa muodossa olevia hivenaine- ja raskasmetallipitoisuuksia varten otettiin kertakäyttöruiskulla ja -suodattimella suodatettu (,45 µm) ja kestävöity (,5 ml suprapur typpihappoa/ ml) näyte happopestyyn kertakäyttöiseen ml muovipulloon (menetelmät 39M ja 39P). Ruisku, suodatin ja muovipullo huuhdottiin hyvin näytevedellä ennen näytteenottoa. Kokonaispitoisuuksien määritystä varten näytettä ei suodatettu, vaan happopestyyn kertakäyttöpulloon otettuun vesinäytteeseen lisättiin saostumat liuottava määrä typpihappoa (25 ml suprapur typpihappoa/ ml) (menetelmät 5M ja 5P). Anionimäärityksiä varten otettiin näyte näytevedellä huuhdottuun kertakäyttöiseen muovipulloon (menetelmät 43I, 43R, 43T, 43C ja 43Z). Näytteet pakattiin ja kuljetettiin kylmälaukuissa laboratorioon.

11 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 8 Kuva 7. Vesinäyte kohteesta 7MEPV8 (kuva B. Backman). 3 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU 3. Maaperänäytteet Maaperästä otettiin tätä tutkimusta varten neljä näytettä. Näytemäärän vähäisyyden takia yleistäviä johtopäätöksiä ei voida tehdä, vaan tulokset edustavat vain niitä kohteita, joista näytteet on otettu. Tulosten tarkastelussa keskitytään niihin alkuaineisiin, joille PIMA-asetuksessa on annettu raja-arvot: As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, V ja Zn (VnA 24/27). Lisäksi tarkastellaan niitä pitoisuuksia, jotka selittävät ko. alkuaineiden näytekohtaisia pitoisuuseroja tai ovat muuten merkittäviä tulkinnan kannalta. 3.. Maaperänäytteiden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet Näyte otettiin tieleikkauksesta, 2 6 cm syvyydestä. Kaikki muut näytteet on otettu lapiolla kaivetusta matalasta kuopasta maan pintaosasta. Kaikkien neljän maaperänäytteen maalaji oli hiekka- ja hienoainesmoreenia, jossa yli 6 mm kivien osuus vaihteli 32,2-,7 % välillä. Raekoon jakauman tunnuslukuja on esitetty taulukossa 3.

12 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 9 Taulukko 3. Maaperänäytteiden raesuuruusanalyysin tulokset ja tunnuslukuja. Syvyys <,2 mm <,6 mm d5 cm % % mm Näyte Näyte , 5,2 27, 38,4,36,98 Näyte 4-5 9, 28,8,83 Näyte ,6 44,9,75 Maaperänäytteiden ph-arvo vaihteli 4, ja 4,6 välillä (taulukko 4). Happaminta maa oli Kangastensydänmaan alueen näytteessä 5, jossa moreenia peitti paikoin ohut turvekerros. Kaikkien näytteiden ph-arvot olivat alueelle tavanomaisella tasolla, Pirkanmaan moreenialueilta otettujen 66 maaperänäytteen ph:n mediaani on 4,3 (Hatakka et al. 2). Hiilipitoisuudet vaihtelivat 3,2 ja,74 %:n välillä ja suurin arvo oli näytteessä 5, jonka ph-arvo oli alhaisin. Myös hiilipitoisuudet olivat alueelle tyypillisellä tasolla, mediaani Pirkanmaan metalliprovinssin alueella on,9 % (Hatakka et al. 2). Taulukko 4. Maaperänäytteistä tutkittujen fysikaalisten ominaisuuksien tulokset. *) 29I= ph:n määritys potentiometrisesti (, M CaCl2), +8L= hiilen määritys hiilianalysaattorilla. Laatu Menetelmä Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte 5 Näytesyvyys * 2-6 cm - 25 cm - 5 cm - 25 cm ph ph 29I 4,6 4,4 4,4 4, Hiili, C % + 8L,74 2,8 2, Hapan ammoniumasetaatti-edta-uutto tulokset Useiden alkuaineiden osalta HAAc-EDTA-uutto analyyseissä pitoisuuksissa on melko suuret erot eri näytteiden kesken (taulukko 5, kuva 8). Arseeni, boori, kadmium, litium, molybdeeni ja antimonin pitoisuudet olivat niin pieniä, että tulokset jäivät lähes kaikissa näytteissä alle määritysrajan. Tiettyä samankaltaisuutta voi tuloksissa kuitenkin nähdä. Näytteissä 2 ja 5, joissa hienoaineksen määrä on suurempi, kuin näytteissä ja 4 (taulukko 3) on suuremmat Al-, Ba-, Ca, Cr-, Ni-, Sr- ja V-pitoisuudet. Karkearakeisimmissa näytteissä (näytteet 2 ja 5) on sitä vastoin suuremmat Cu- ja S-pitoisuudet. Helppoliukoisessa muodossa olevan arseenin pitoisuudet olivat kaikissa näytteissä alle määritysrajan <,5 mg/kg. HAAc-EDTA-uuttoja on tehty melko vähän Pirkanmaan alueen maaperänäytteistä, mutta Lempäälän ja Pirkkalan alueelta on otettu Ramas-hankeen yhteydessä moreenialueen näytettä, joista on määritetty myös alkuaineiden ns. helppoliukoisia pitoisuuksia (Hatakka et al. 2). Näihin tuloksiin verrattuna tämän tutkimuksen näytteiden As-, Co-, Cu-, Ni-, Pb- ja Znpitoisuudet olivat pienempiä, mutta V-pitoisuudet sitä vastoin suurempia.

13 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden Taulukko 5. Maaperänäytteiden hapan ammoniumasetaatti-edta-uutto (HAAc-EDTA) tulokset. *) 23Pp= monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla, 23M= monialkuainemääritys ICP-MS-tekniikalla. Laatu Menetelmä Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte 5 Näytesyvyys 2-6 cm - 25 cm - 5 cm - 25 cm Al mg/kg 23Pp As mg/kg 23M <,5 <,5 <,5 <,5 B mg/kg 23Pp <,6 <,6 <,6 <,6 Ba mg/kg 23Pp 3,86 3,2 8,2,2 Ca mg/kg 23Pp 6, , 2. Cd mg/kg 23M <,5,7 <,5 <,5 Co mg/kg 23M,6,3,3,22 Cr mg/kg 23M,65,82,68 2,6 Cu mg/kg 23M 2,,45,73,99 Fe mg/kg 23Pp K mg/kg 23Pp 2. 3,6 83,5 28. Li mg/kg 23Pp <,6 <,6 <,6 <,6 Mg mg/kg 23Pp 3,5 7,7 8,9 8,6 Mn mg/kg 23Pp,69,8 2,7,3 Mo mg/kg 23M <,2 <,2 <,2 <,2 Ni mg/kg 23M,53,72,53,64 P mg/kg 23Pp <2 3,84 5,2,9 Pb mg/kg 23M <,5,63,7 2, S mg/kg 23Pp , ,7 Sb mg/kg 23M <2 <2 <2 <2 Sr mg/kg 23Pp,899,56,69,2 Ti mg/kg 23Pp,89 2,76 4,2 8,97 V mg/kg 23M,88,55,78,64 Zn mg/kg 23M,4,4,86 2,73

14 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden Cd (HAAc-EDTA P (HAAc-EDTA 5 5 Co (HAAc-EDTA Pb (HAAc-EDTA Cr (HAAc-EDTA S(HAAc-EDTA) 3 Cu (HAAc-EDTA Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte V (HAAc-EDTA Ni (HAAc-EDTA Zn (HAAc-EDTA Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte 5 Kuva 8. Maaperänäytteiden alkuainepitoisuuksia, HAAc-EDTA-uutto. Pitoisuuksien yksikkö mg/kg.

15 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden Kuningasvesiuuttotulokset Kuningasvesiuutto (AR-uutto) on yleisimmin käytössä oleva maaperänäytteiden määritysmenetelmä. Myös PIMA-asetuksessa (VnA24/27) annetut kynnys- ja ohjearvot perustuvat kuningasvesiuutto- tai väkeviin typpihappouuttomäärityksiin (Ympäristöministeriö 27). Kuningasvesi-uuton tulokset on esitetty taulukossa 6. Alkuainepitoisuudet eri näytteissä poikkeavat toisistaan melko paljon ja näyte 5 eroaa muista näytteistä pienempien pitoisuuksien vuoksi. Boorin pitoisuudet olivat kaikissa näytteissä niin pieniä, että tulokset jäivät alle määritysrajan. Tutkittujen näytteiden arseenipitoisuudet ovat suuria verrattuna Pirkanmaan arseeniprovinssin moreenialueiden keskimääräisiin pitoisuuksiin (med. 7,4 mg/kg (n=66)). Myös näytteessä 5 pitoisuus oli hieman Pirkanmaan arseeniprovinssin moreenialueiden mediaanipitoisuutta suurempi. Näytteissä, 3 ja 4 Ag-, Al-, Co-, Cr-, Cu-, Mo-, Ni-, Pb- ja Sb-pitoisuudet olivat Pirkanmaan arseeniprovinssin moreenialueiden mediaanipitoisuuksia suurempia (Hatakka et al. 2). Näytteissä ja 4 myös AR-uuton rikkipitoisuus oli poikkeuksellisen suuri. Keskimääräisiin pitoisuuksiin verrattuna näytteissä oli poikkeavan pieniä Ca-, Co-, Mn- ja Na-pitoisuuksia. PIMAasetuksen (VnA 24/27) ohjearvot eivät ylittyneet minkään alkuaineen osalta. Arseenin osalta PIMA-asetuksen antama kynnysarvo 5 mg/kg ylittyi kaikissa näytteissä, mutta muiden alkuaineiden osalta pitoisuudet olivat alle kynnysarvon. Alueellisiin taustapitoisuuksiin perustuva arseenin suurin suositeltu taustapitoisuus (SSTP) on laskettu Pirkanmaan eri maalajeille. Pirkanmaan moreenialueiden pintamaalle SSTP-arvo on 26 mg/kg (Hatakka et al. 2). Arseenin SSTP-arvo ylittyi näytteissä 3 ja 4. Kuvassa 9 on PIMA-asetuksessa mainittujen alkuaineiden (As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, V ja Zn) sekä rikki- ja fosforipitoisuuksien näytekohtaiset histogrammit.

16 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 3 Taulukko 6. Maaperänäytteiden kuningasvesiuuttotulokset (AR-uutto). *) 52M= monialkuainemääritys ICP-MS-tekniikalla, +52P= monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla. Vertailutietona Pirkanmaan arseeniprovinssin 59 moreeninäytteen mediaaniarvot (Hatakka et al. 2). Alkuaine Laatu Menetelmä Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte 5 As-provinssi 2-6 cm - 25 cm - 5 cm - 25 cm Mr med. Ag mg/kg 52M,7,3,23,,4 Al mg/kg + 52P As mg/kg 52M 24,9 26,3 44,6 8,9 7,4 B mg/kg + 52P <5 <5 <5 <5 <5 Ba mg/kg + 52P 5,7 75,9 78, 53, 69,3 Be mg/kg 52M,86,7,,66,7 Bi mg/kg 52M,54,49,42,25,2 Ca mg/kg + 52P Cd mg/kg 52M,,22,3,,9 Co mg/kg + 52P 6,35 9,3 8,4 6,75,8 Cr mg/kg + 52P 47,6 52,8 58,2 4 44, Cu mg/kg + 52P 4,7 2,3 45,7 2, 6,2 Fe mg/kg + 52P K mg/kg + 52P Mg mg/kg + 52P Mn mg/kg + 52P Mo mg/kg 52M 2,93 2,8 5,25,83,2 Na mg/kg + 52P 68,6 83,3 86, ,5 Ni mg/kg + 52P 26, 25,5 3,6 5,6 2, P mg/kg + 52P Pb mg/kg 52M,7 3,6,,6 8,4 Rb mg/kg 52M 35,3 38 5,8 33,8 4,4 S mg/kg + 52P Sb mg/kg 52M,3,24,28,2,3 Se mg/kg 52M,27,53,9,39 <, Sn mg/kg 52M,93,38,3,53,9 Sr mg/kg + 52P 4,39 6,95 7,97 7,8 Th mg/kg 52M 9,54 7,53 8,67 5,58 6,6 Ti mg/kg + 52P Tl mg/kg 52M,29,26,4,9,23 U mg/kg 52M 3,9 2,6 4,25,29,6 V mg/kg + 52P 5,4 67,2 9,9 66,8 56,6 Zn mg/kg + 52P 57,4 5 82,7 98,4 2

17 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden As (AR) mg/kg P (AR) mg/kg Cd (AR) mg/kg Pb (AR) mg/kg 5 5 Co (AR) mg/kg S (AR) mg/ kg Cr (AR) Sb (AR) mg/kg Cu (AR) mg/kg V (AR) mg/kg Ni (AR) mg/kg Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte 5 Zn (AR) mg/kg Näyte Näyte 3 Näyte 4 Näyte 5 Kuva 9. Maaperänäytteiden pitoisuuksia, kuningasvesiuutto (AR-uutto). Pitoisuuksien yksikkö mg/kg.

18 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden Vesinäytteet 3.2. Tulokset Vesinäytteitä otettiin yhteensä 2 kohteesta. Vesinäytteistä yksi on pohjavedestä ja loput näytettä pintavesistä, lammikoista ja puroista. Näytteistä määritettiin veden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet sekä anionien ja liukoisten metallien pitoisuudet (taulukot 7A ja 7B) ja lisäksi määritettiin metallien kokonaispitoisuudet (taulukot 8A ja 8B). Koska näytteitä on verraten vähän, luotettavia tilastollisia analyysejä ei voi tehdä. Joitain johdonmukaisuuksia ja yhtäläisyyksiä tuloksista voidaan kuitenkin havaita. Vesinäytteistä otettiin lähempään tarkasteluun PIMA-asetuksen mukaiset metallit Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sb, V ja Zn, sekä As, ja lisäksi P, S, Cl-, F-, sulfaatti, nitraatti, fosfaatti, KMnO 4 - kulutus ja alkaliteetti, sekä maastossa analysoidut ph, sähkönjohtavuus, hiilidioksidi- ja happipitoisuus.

19 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 6 Taulukko 7A. Vesinäytteiden MEPV8 6MEPV8 fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien, anionien ja liukoisten metallien analyysitulokset. +39M= monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla, +39P= monialkuainemääritys ICP-MS-tekniikalla, 43C= spektrofotometrinen määritys, 43I= potentionmetrinen määäritys, +43R=IC-tekniikka, 43T= titrimetrinen määritys, ja 43Z= komparatiivinen määritys. Laatu Menetelmä MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 Purovesi Lammikkovesi Lammikkovesi Purovesi Pohjavesi Purovesi Kenttätulokset ph ph 6,6 7,2 7,9 7,2 6,6 6,6 Sähk.joht. ms/m, 25 o C 6, 57,4 5,8 22,8,6 2, Lämpötila o C 9,2 3,6 2,9 6,5 5,5,4 CO 2 mg/l O 2 mg/l 2,79 8,,33 7,42 7,93 4,35 Lab.tulokset ph ph 43I 6,42 7,3 6,78 6,65 5,83 6,25 Sähkönjoht. ms/m 25 C 43I 3,6 6,7 4,98 2,5,7,3 Br - mg/l + 43R <, <, <, <, <, <, Cl - mg/l + 43R,3 8,4,62 4,6 3,37,78 F - mg/l + 43R,3,3 <,,2 <,, 2- SO 4 - NO 3 mg/l + 43R 4,57 9,83 58,7 6,3 6,2 mg/l + 43R <,2 25 <,2 4,98 23,4 <,2 Alkaliteetti mmol/l 43T,36,75,23,6,22,68 3- PO 4 mg/l 43C,272 <,2 <,2 <,2 <,2,284 KMnO 4- luku mg/l 43T ,9 49 Väriluku Pt mg/l 43Z <5 Ag µg/l + 39M <,, <, <, <, <, Al µg/l + 39M 24,6 3,2 42, ,3 7,3 As µg/l + 39M,86,6,55,2,,79 B µg/l + 39M 4,4 7,7 2,8 7,9 5,96 3,3 Ba µg/l + 39M 7. 33,5, 24,4 6,4,4 Be µg/l + 39M <, <, <, <, <, <, Bi µg/l + 39M <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 Cd µg/l + 39M <,2,5 <,2,3,8,4 Co µg/l + 39M,35 5,,7,95,39 4,2 Cr µg/l + 39M,2 <,2 <,2,25 <,2,5 Cu µg/l + 39M,79 2,83,78, K mg/l + 39M,5 7,,2 4,4 2,86,4 Li µg/l + 39M,3 4,53, 3,4,54,8 Mn µg/l + 39M , ,87 98 Mo µg/l + 39M,22,55,2,28,3,5 Ni µg/l + 39M,4 4 2,5 5. 4,2 6,7 P µg/l + 39M 75,6 < < < <, Pb µg/l + 39M,5,25 <,5,5,87 <,5 Rb µg/l + 39M,9 3,3 3,9 5,55 7,46,5 Sb µg/l + 39M,5.,3,4,2,3 Se µg/l + 39M <,5 3,5 <,5 <,5 <,5 <,5 Sr µg/l + 39M 97,8 77 2,5 96,9 75,2 6,7 Th µg/l + 39M, <,,,3 <,,7 Tl µg/l + 39M <,,25,,2,4, U µg/l + 39M,8,98,5,68,2,26 V µg/l + 39M,,2,9,4 <,5,32 Zn µg/l + 39M 5,49 4,99 4,8 8, ,72 Ca mg/l + 39P 5,8 52,2 2,6 9,2 7,23. Fe mg/l + 39P,74,4,6,75 <,3 3,46 Mg mg/l + 39P 6, 3,6 2,4 8,2 3,8 4,7 Na mg/l + 39P 3,38 2,8 3,49 6,75 5,67 3,3 S mg/l + 39P,74 38,4 3,68 2,5 5,7 6,3 Si mg/l + 39P,66 4,69 <,6 6,5 7,4 5,78

20 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 7 Taulukko 7B. Vesinäytteiden 7MEPV8 2MEPV8 fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien, anionien ja liukoisten metallien analyysitulokset. +39M= monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla, +39P= monialkuainemääritys ICP-MS-tekniikalla, 43C= spektrofotometrinen määritys, 43I= potentionmetrinen määäritys, +43R=IC-tekniikka, 43T= titrimetrinen määritys, ja 43Z= komparatiivinen määritys. Laatu Menetelmä 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Purovesi Purovesi Purovesi Purovesi Lammikkovesi Purovesi Kenttätulokset ph ph 6,8 7, 7,3 6,3 7,5 6,7 Sähk.joht. ms/m, 25 o C 9,9 4,9 25,3 9,6 7 23,2 Lämpötila o C 4, ,5,4 4, CO 2 mg/l O 2 mg/l 6,92 9,93 9,5 5,76 7,75 7,26 Lab.tulokset ph ph 43I 6,47 6,46 6,36 5,9 6,78 6,37 Sähkönjoht. ms/m 25 C 43I 9,5 4,2 23,6 8,9 6,3 2, Br - mg/l + 43R <, <, <, <, <, <, Cl - mg/l + 43R,62,57 39,7 3,8 3,9 38,3 F - mg/l + 43R <, <,,3,,79 <, 2- SO 4 - NO 3 mg/l + 43R 2,9 9,79 25,7 7,4 7,23 9,9 mg/l + 43R,26 <,2 2,23 2,83 <,2 2,76 Alkaliteetti mmol/l 43T,43,8,34,33,45,38 3- PO 4 mg/l 43C <,2 <,2,25,283 <,2,325 KMnO 4-luku mg/l 43T 28 9, ,3 79 Väriluku Pt mg/l 43Z <5 24 Ag µg/l + 39M <, <,,,2 <,,2 Al µg/l + 39M , ,6 428 As µg/l + 39M,33,23,8, 2,9,9 B µg/l + 39M 2,72 3,42 7,58 7,39 7,9 7,35 Ba µg/l + 39M 9,5 6,35 24,2 27,4 9,3 3,9 Be µg/l + 39M <, <, <, <, <, <, Bi µg/l + 39M <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 Cd µg/l + 39M,4,2,6,7,9,4 Co µg/l + 39M,27,28,74 4,3,76 4,7 Cr µg/l + 39M,27 <,2,86,24 <,2,27 Cu µg/l + 39M,35,58 2,69 4,98,4 4,55 K mg/l + 39M,49,83 3,93 3,67 2,99 3,78 Li µg/l + 39M,22,87 2,59 2,58 5,57 2,46 Mn µg/l + 39M 29, Mo µg/l + 39M,2,6,29,36 2,92,28 Ni µg/l + 39M,7,34 6,52 7,,98 6,89 P µg/l + 39M < < 2. 9,4 < 2, Pb µg/l + 39M <,5,5,3,6,6,56 Rb µg/l + 39M 2,2 2,5 7,77 7,93 4,9 8,62 Sb µg/l + 39M,3 <,2,7,9,82,8 Se µg/l + 39M <,5 <,5 <,5 <,5 <,5 <,5 Sr µg/l + 39M 55,3 22, ,9 64,4 82. Th µg/l + 39M,2,2,3,22,3,2 Tl µg/l + 39M,,,3,5,2,5 U µg/l + 39M,3,23,42,89 6,2,79 V µg/l + 39M,9,24,98,24,42,32 Zn µg/l + 39M,8 3,6 9,53 28,7 3,76 25,5 Ca mg/l + 39P 8,93 3,6 5,4 2,8 9,9 4,2 Fe mg/l + 39P,4,3,25,99,3,84 Mg mg/l + 39P 3,79,4 5,86 4,48 3,88 5,28 Na mg/l + 39P 2,74 2,38 9,2 3,7 6,4 5,9 S mg/l + 39P 7,52 3,4 9,57 6,8 2,57 7,45 Si mg/l + 39P 4,2 5,2 6,8 7,88 9,3 8,23

21 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 8 Taulukko 8A. Alkuaineiden kokonaispitoisuuksien analyysitulokset vesinäytteissä MEPV8 6MEPV8. 5M= monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla. 5P= monialkuainemääritys ICP- MS-tekniikalla. Laatu Menetelmä MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 Purovesi Lammikkovesi Lammikkovesi Pintavesi Pohjavesi Purovesi Ag µg/l 5M <.5 <,5 <,5 <,5 <,5 <,5 Al µg/l 5M , ,3 As µg/l 5M.8,58,6,45 <,2,92 B µg/l 5M 7.5 9,7 <4 8,73 7. <4 Ba µg/l 5M 32 38, 24,6 26,5 6,42 3,2 Be µg/l 5M <.5 <,5 <,5 <,5 <,5 <,5 Bi µg/l 5M <.2 <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 Cd µg/l 5M <.,4 <, <,,5 <, Co µg/l 5M ,7,27 2,5,43 5,2 Cr µg/l 5M < < < < < < Cu µg/l 5M.92 3,9,3,43 7,6 K mg/l 5M.82 8,3,36 4,64 2,74,38 Li µg/l 5M 2.8 5,44,32 3,75,88,98 Mn µg/l 5M 7 469, ,6 23 Mo µg/l 5M.54,63 <,2,32 <,2 <,2 Ni µg/l 5M 4. 6 <3 5,2 4,36 7,6 Pb µg/l 5M <.6 <,6 <,6 <,6 2,34 <,6 Rb µg/l 5M ,9 3,56 6,7 7,88,79 Sb µg/l 5M <.2,98 <,2 <,2 <,2 <,2 Se µg/l 5M <5 <5 <5 <5 <5 <5 Sr µg/l 5M ,5 94,7 73,8 64,7 Th µg/l 5M <.2 <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 Tl µg/l 5M <.2,23 <,2 <,2,3 <,2 U µg/l 5M.42,82,6,67,2,28 V µg/l 5M.78,96 <,5,7 <,5,55 Zn µg/l 5M 5.6 4,6 6,3,3 -,9 Zn µg/l 5P Ca mg/l 5P , 2,74 9,6 7,45,6 Fe mg/l 5P.95,32,4,48,3 5,96 Mg mg/l 5P ,6 8,55 3,29 4,93 Na mg/l 5P ,8 3,77 6,66 5,63 2,9 P mg/l 5P.72,67,67,7,7,63 S mg/l 5P ,6 3,76 2,7 5,8 6,25 Si mg/l 5P.49 4,86 <,7 6,54 7,3 5,68

22 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 9 Taulukko 8B. Alkuaineiden kokonaispitoisuuksien analyysitulokset vesinäytteissä 7MEPV8 2MEPV8. 5M= monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla. 5P= monialkuainemääritys ICP- MS-tekniikalla. 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Laatu Menetelmä Purovesi Purovesi Purovesi Purovesi Lammikkovesi Purovesi Ag µg/l 5M <,5 <,5 <,5 <,5 <,5,6 Al µg/l 5M As µg/l 5M,38,23,97,59 3,58,75 B µg/l 5M <4 4, 7,87 8,63 2,5 8,99 Ba µg/l 5M,2 8,89 3,6 44,6,7 52,6 Be µg/l 5M <,5 <,5 <,5 <,5 <,5 <,5 Bi µg/l 5M <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 <,2 Cd µg/l 5M <, <, <,,6 <,,7 Co µg/l 5M,57,4,23 5,8,89 5,83 Cr µg/l 5M < <,4 3,63 < 4,8 Cu µg/l 5M,56 < 3,85 7,39 2,69 7,38 K mg/l 5M,47,8 4,36 4,64 3,55 5. Li µg/l 5M,7,6 3,29 5,4 7,42 5,2 Mn µg/l 5M 54,9 34, Mo µg/l 5M <,2 <,2,38,4 3,5,46 Ni µg/l 5M 2,3 <3 8,3 9,28 <3 9,75 Pb µg/l 5M <,6 <,6,94,95,66 2,3 Rb µg/l 5M 2,77 3,2 9,77 2,8 5,95 4,8 Sb µg/l 5M <,2 <,2 <,2 <,2,86 <,2 Se µg/l 5M <5 <5 <5 <5 <5 <5 Sr µg/l 5M 56,4 23, ,6 66,5 86,3 Th µg/l 5M <,2 <,2,37,82 <,2,3 Tl µg/l 5M <,2 <,2,3,8,2,8 U µg/l 5M,4,27,49,3 5,59,6 V µg/l 5M <,5,65 2,66 5,6,4 6,92 Zn µg/l 5M 2, 4,95 2,4 34,9 9,49 3,7 Zn µg/l 5P Ca mg/l 5P 9,34 3,42 6,2 3,8 2,9 5,3 Fe mg/l 5P,36,48 2,7 4,59,38 5,5 Mg mg/l 5P 4,6,58 6,26 5,6 4,2 6, Na mg/l 5P 2,83 2,5 8,9 4,2 6,6 6,3 P mg/l 5P,63,62,64,68,69,6 S mg/l 5P 7,77 3,64 9,7 6,47 2,64 7,84 Si mg/l 5P 4,5 5,2 7,89,7 9,7 2, Veden fysikaalis-kemialliset ominaisuudet Tutkitut vedet ovat Suomen vesille tyypilliseen tapaan melko happamia kalsium-bikarbonaatti vesiä, joissa humuksen ja rautapitoisuuden määrässä saattaa olla suuria vaihteluja. Näytteiden ph vaihtelee välillä 5,83-7,3 ollen alhaisin kaivovesinäytteessä 5MEPV8 (kuva ). Vesistä erottuu suuren sähkönjohtavuusarvon perusteella muutamia näytteitä, joissa näkyy selvää likaantumista: näytteissä 2-, 4-, 9-, - ja 2MEPV8 sähkönjohtavuus arvot vaihtelevat 9,6 ja 57,4 ms/m välillä (kuva ). Vuonna 26 tehdyssä koko maan purovesien kartoituksessa sähkönjohtavuuden mediaaniarvo oli 5,2 ms/m (n=249) (Tenhola ja Tarvainen 28). Suuret sähkönjohtavuusarvot aiheutuivat Pirkanmaalta otetuissa näytteissä tiesuolasta (korkeat natriumja kloridipitoisuudet) sekä korkeista sulfaatti- ja nitraattipitoisuuksista.

23 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 2 ph EC Alk MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Kuva. Vesinäytteiden ph-arvot (ph-yksikköä) ja sähkönjohtavuusarvot (EC) ms/m sekä alkaliteettiarvot (alk) (mmol/l). Maastossa näytteistä mitattiin ph, sähkönjohtavuus, hiilidioksidi- ja happipitoisuus. Näistä ph ja sähkönjohtavuus mitattiin myös laboratoriossa. Kenttämittausten ja laboratorioanalyysien tulokset vastaavat hyvin toisiaan. Happipitoisuuden ja ph:n kesken näyttäisi olevan heikko riippuvuus (kuva ). Orgaanisen aineksen määrä voi olla syynä tähän korrelaatioon. Orgaaninen aines kuluttaa hajotessaan happea ja humuksen happamuus taas laskee ph:ta. Siten paljon liukoista orgaanista ainesta sisältävän näytteen ph ja happipitoisuus on alhaisempi kuin vähän orgaanista materiaalia sisältävällä näytteellä. Hiilidioksidipitoisuus näyttäisi olevan kääntäen verrannollinen ph-arvoon. Tämä voi selittynee hiilidioksidin happamoittavalla vaikutuksella. Tosin orgaaninen aines on myös hapanta ja laskee ph:ta.

24 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 2 ph/o2 CO2/pH 4 O ,5 7 7,5 8 CO ,2 6,4 6,6 6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 ph ph Kuva. Vesinäytteiden ph:n (ph-yksikkö) ja happipitoisuuden (mg/l) sekä ph:n ja hiilidioksidin (mg/l) suhde Kadmium, kupari, lyijy ja sinkki Kadmiumin, kuparin, lyijyn ja sinkin esiintymisessä tutkimusalueen vesinäytteissä voidaan havaita selviä yhtäläisyyksiä (kuva 2). Etenkin kuparin ja sinkin pitoisuudet korreloivat hyvin keskenään (kuva 3). Tällainen korrelaatio saattaa olla seurausta näiden metallien esiintymisestä kallioperässä. Suurimmat Cd-, Cu-, Pb- ja Zn-pitoisuudet mitattiin kaivovesinäytteestä 5MEPV8. Suuret metallipitoisuudet johtunevat siitä, että kaivoveden ph-arvo on alhainen ja hapan vesi on saattanut syövyttää kaivon pumpun ja putkien metallirakenteita. Kadmiumin kokonaispitoisuudet olivat useimmiten alle määritysrajan. Niissä näytteissä, joissa oli mitattava määrä kadmiumia, oli kokonaispitoisuus hyvin samansuuruinen kuin liukoisen kadmiumin määrä. Myös kuparin osalta kokonaispitoisuus ja liukoinen pitoisuus ovat hyvin samansuuruisia. Lyijy- ja sinkkipitoisuuksien osalta vain osa metalleista oli liukoisena ja kokonaispitoisuus oli selvästi suurempi kuin liukoinen pitoisuus (kuva 4).

25 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 22.2 Cd µg/l (39).5..5 Pb µg/l (39).. Cu µg/l (39. MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Zn µg/l (39) Kuva 2. Kadmium-, kupari-, lyijy- ja sinkkipitoisuudet vesinäytteissä. Pitoisuuksien yksikkö µg/l.

26 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 23 Cu /Zn Cu/Pb... Cu Pb/Zn Zn Pb Zn. Cu.. Pb Kuva 3. Vesinäytteiden kupari/sinkki-, kupari/lyijy- ja lyijy/sinkkisuhteet. Pitoisuuksien yksikkö µg/l.

27 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden µg/l 395 µg/l Zn µg/ l + 39M Zn µg/l 5M MEPV8 2ME PV 8 3MEP V8 4M EPV8 5ME PV 8 6ME PV 8 7M EPV8 8MEPV8 9ME PV 8 MEPV 8 M EPV8 2MEP V8 Kuva 4. Vesinäytteiden liukoinen sinkkipitoisuus (menetelmä +39M) sekä kokonaissinkkipitoisuus (menetelmä 5M). Pitoisuuksien yksikkö µg/l Koboltti, kromi ja nikkeli Edellä kuvattujen kadmium-, kupari-, lyijy- ja sinkkipitoisuuksien kaltaista korrelaatiota ei havaittu koboltilla, kromilla ja nikkelillä. Suurimmat koboltin pitoisuudet mitattiin näytteistä 2MEPV8 ja 6MEPV8. Suurimmat kromipitoisuudet mitattiin näytteistä 9MEPV8, MEPV8 ja 2MEPV8 ja suurimmat nikkelipitoisuudet näytteestä 2MEPV8 (kuva 5). Kokonaispitoisuuden ja liukoisen pitoisuuden erot olivat kromin ja koboltin osalta selviä. Vain osa kromista ja koboltista on näissä näytteissä liukoisessa muodossa. Sitä vastoin nikkelin osalta erot liukoisen ja kokonaispitoisuuden kesken olivat pieniä. Lähes kaikki vedessä oleva nikkeli oli liukoisessa muodossa.

28 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 25 Co µg/l (39). Cr µg/l (39)... Ni µg/l (39) MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Kuva 5. Koboltti-, kromi- ja nikkelipitoisuudet vesinäytteissä. Pitoisuuksien yksikkö µg/l Fosfori ja fosfaatti sekä rikki ja sulfaatti Liukoisessa muodossa olevat fosfori- ja fosfaattipitoisuudet sekä niiden suhde ovat kuvassa 6. Fosfori ja fosfaatti korreloivat selvästi keskenään, samoin rikki ja sulfaatti (kuva 7). Tästä voitaneen päätellä, että sekä fosfori että rikki ovat molemmat lähtöisin anioneistaan. Sitä onko sulfaatti muodostunut hapettumisen myötä sulfidimineraaleista, vai onko kyseessä ihmistoiminnan mukana tulleesta sulfaatista, ei tämän aineiston pohjalta voi arvioida. Myös fosfaatti saattaa olla peräisin mineraaleista tai esim. lannoitteista. Liukoisen fosforin ja kokonaisfosforin pitoisuuden erot ovat selvät näytteissä, joissa pitoisuus oli määritysrajaa suurempi. Suurin osa fosforista on partikkeleihin sitoutunut ja jää suodatusvaiheessa suodattimeen. Kokonaisrikin ja liukoisen rikin määrä on sitä vastoin hyvin samansuuruinen (kuva 8).

29 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 26 P µg/l PO4 mg/l,,, MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 PO4/P PO4,,, P Kuva 6. Vesinäytteiden fosforipitoisuudet (µg/l) ja fosfaattipitoisuudet (mg/l) sekä näiden pitoisuuksien suhde.

30 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 27 S mg/l (39) SO4, mg/l MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 SO4/S SO 4 S Kuva 7. Vesinäytteiden rikki- ja sulfaattipitoisuudet (mg/l) sekä näiden suhde.

31 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden S m g/l + 39P S m g/l 5P M EPV8 2M EPV 8 3ME PV 8 4ME PV8 5M EPV8 6MEPV8 7MEPV8 8M EPV8 9M EPV 8 ME PV 8 M EPV8 2M EPV 8 Kuva 8. Vesinäytteiden liukoisen rikin (menetelmä +39M) ja kokonaisrikin (menetelmä 5M) pitoisuudet. Pitoisuuksien yksikkö mg/l Rauta, mangaani ja kaliumpermanganaattikulutus Näytteiden rauta- ja mangaanipitoisuuksien vaihtelu oli suurta (kuvat 9 ja 2). Pienin rautapitoisuus (,5 mg/l) ja toiseksi pienin mangaanipitoisuus (4,86 µg/l) on kaivosta otetussa näytteessä 5MEPV8. KMnO 4 -kulutus (kaliumpermanganaattikulutus) ei korreloi rauta- ja mangaanipitoisuuksien kanssa. Ainoastaan edellä mainitusta kaivovedestä mitattu KMnO 4 -kulutus vastaa hyvin veden alhaisia rauta- ja mangaanipitoisuuksia. Näytteessä 6MEPV8 on selkeästi suuret rauta- ja mangaanipitoisuudet ja suurehko KMnO 4 -kulutus. Pintavesissä KMnO 4 -kulutus kuvastanee liuenneen orgaanisen aineksen määrää. Merkittävä osa kaliumpermanganaattista hapettaa humuksen -OH ja -COOH ryhmiä, jotka ovat tehokkaita pelkistäjiä ja siksi raudan ja mangaanin reagointi KMnO 4 -kulutuksen kanssa jää tämän humusreaktion alle. Liukoisen ja kokonaisrautapitoisuuden ero oli kaikissa näytteissä merkittävä. Suuri osa raudasta on partikkeleihin sitoutunutta ja jää suodatusvaiheessa suodattimeen. Mangaanin osalta liukoisen ja kokonaispitoisuuden välistä eroa oli vain muutamissa näytteissä.

32 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden Fe Mn 5 KMnO MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Kuva 9. Rautapitoisuudet (mg/l) ja mangaanipitoisuudet (µg/l) sekä KMnO 4 -kulutuksen arvot (mg/l) vesinäytteissä.

33 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 3 Fe /M n Mn,, Fe Kuva 2. Vesinäytteiden rautapitoisuuden (mg/l) ja mangaanipitoisuuden (µg/l) suhde Arseeni Tutkittujen vesien arseenipitoisuudet eivät olleet kovin korkeita, mutta hieman koholla verrattuna koko maan purovesien keskimääräiseen pitoisuuteen. Vuonna 26 tehdyssä kartoituksessa purovesien arseenipitoisuuden mediaaniarvo oli,37 µg/l, n=249 (Tenhola ja Tarvainen 28), tässä tutkimuksessa suurin liukoisen arseenin pitoisuus oli 2,9 µg/l (näyte MEPV8, taulukko 7B). Tutkitun kaivoveden (5MEPV8) arseenipitoisuus oli selvästi alle talousvedelle asetetun raja-arvon µg/l (STM 2). Näytekohtaiset arseenipitoisuudet ovat kuvassa 2. As, µg/l MEPV8 2MEPV8 3MEPV8 4MEPV8 5MEPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9MEPV8 MEPV8 MEPV8 2MEPV8 Kuva 2. Vesinäytteiden arseenipitoisuudet (µg/l). Arseenin hapetusastetta (As III tai As V) ei tässä tutkimuksessa määritetty. Arseenin hapetusasteesta voi kuitenkin tehdä päätelmiä veden kokonaisanalyysin perusteella, erityisesti viitteet ympäristön hapetus/pelkistysolosuhteista antavat lisätietoa. Hapettavissa olosuhteissa arseeni yleensä esiintyy arsenaattina (As V) ja pelkistävissä oloissa arseniittina (AsIII). Vedessä hapettavaa ympäristöä indikoi suhteellisen korkeat ph- ja Eh-arvot sekä kohonnut HCO 3 - -pitoisuus. Myös

34 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 3 oksianionien B-, Se-, V- ja Mo-pitoisuudet ovat tällöin suhteellisen suuria ja joskus myös U- ja F-pitoisuus (Smedley & Kinniburg 22). Tutkittujen vesinäytteiden analyyseistä voi erottaa kolmeen eri ryhmään kuuluvia näytteitä (taulukko 9): ) näytteet, joissa arseenin lisäksi on kohonneita oksianionien B, Mo, Sb, Se, U, V, F ja - alkaliteetti eli HCO 3 -pitoisuuksia (taulukossa keltaisella merkityt näytteet), 2) näytteet, joissa arseenipitoisuus on kohonnut, mutta muut oksianionipitoisuudet ovat pieniä (taulukossa sinisellä merkityt näytteet) ja 3) näytteet, joissa arseenipitoisuudet ovat lähellä koko maan purovesien mediaaniarvoa (valkoiset rivit). Ryhmän näytteissä (keltaiset rivit) arseeni on mobiloitunut hapellisessa ympäristössä ja se saattaa tämän vuoksi olla suureksi osaksi arsenaattina (As V) ja muissa näytteissä osa arseenista saattaa olla myös arseniittina (As III). Arseenin ja oksianionien riippuvuutta havainnollistamaan valittiin arseenin ja fluoridin suhde (kuva 22). Taulukko 9. Vesinäytteiden arseenipitoisuus sekä eräitä valittuja oksianionipitoisuuksia. As, B, Mo, Sb, Se, U ja V(µg/l), F (mg/l), Alk=alkaliteetti (mmol/l) (HCO3-) ja ph (ph-yksikkö). Näyte As B Mo Sb Se U V F Alk ph MEPV8,86 4,4,22,5,25,8,,3,36 6,6 2MEPV8,6 7,7,55 3,5,98,2,3,75 7,2 3MEPV8,55 2,8,2,3,25,5,9,5,23 7,9 4MEPV8,2 7,9,28,4,25,68,4,2,6 7,2 5MEPV8, 5,96,3,2,25,2,25,5,22 6,6 6MEPV8,79 3,3,5,3,25,26,32,,68 6,6 7MEPV8,33 2,72,2,3,25,3,9,5,43 6,8 8MEPV8,23 3,42,6,,25,23,24,5,8 7, 9MEPV8,8 7,58,29,7,25,42,98,3,34 7,3 MEPV8, 7,39,36,9,25,89,24,,33 6,3 MEPV8 2,9 7,9 2,92,82,25 6,2,42,79,45 7,5 2MEPV8,9 7,35,28,8,25,79,32,5,38 6,7 F/As F.... As Kuva 22. Arseenin (µg/l) ja fluoridin (mg/l) suhde vesinäytteissä.

35 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 32 Kokonaisarseenipitoisuus ja liukoisen arseenin pitoisuus oli useimmissa kohteissa hyvin samansuuruinen eli arseeni näyttää pääasiassa olleen liukoisessa muodossa (kuva 23). Kohteissa -, 4-, -, - ja 2MEPV8 kokonaisarseenin määrä oli kuitenkin selvästi suurempi, kuin liukoisen arseenin määrä. Kohteiden MEPV8 2MEPV8 kokonaisarseenista vain 63 8 % oli liukoisessa muodossa As µ g/l + 39M As µ g/l 5M M EPV8 2M EPV 8 3M EPV 8 4M EPV 8 5M EPV8 6MEPV8 7MEPV8 8MEPV8 9ME P V8 ME P V8 M EPV8 2M EPV8 Kuva 23. Vesinäytteiden liukoisen arseenin (menetelmä +39M) ja kokonaisarseenin (menetelmä 5M) pitoisuudet. Pitoisuuksien yksikkö µg/l. 4 YHTEENVETO Tutkittujen maanäytteiden AR-uutosta analysoidut arseenipitoisuudet olivat suuria verrattaessa koko maan pitoisuuksiin tai arseeniprovinssin mediaanipitoisuuksiin. Moreenin alueellisiin taustapitoisuuksiin perustuva arseenin suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP) 26 mg/kg ylittyi merkittävästi kuitenkin vain yhdessä näytteessä (näytte 4). PIMA-asetuksessa (VnA 24/27) annettu arseenin ohjearvo ei kuitenkaan ylittynyt maanäytteissä eikä vesinäytteissä ylittynyt talousvedelle asetettu raja-arvo. Tutkituissa maanäytteissä ns. biosaatavan arseenin pitoisuus (HAAc-EDTA-uutto) oli pieni, se ei ylittänyt määritysrajaa,5 mg/kg yhdessäkään näytteessä. Maanäyte 5 sisälsi selvästi vähemmän alkuaineita, kuin kolme muuta maanäytettä. Näissä kolmessa näytteessä Ag-, Al-, Co-, Cr-, Cu-, Mo-, Ni-, Pb- ja Sb-pitoisuudet olivat koholla verrattuna arseeniprovinssin mediaaniarvoihin, muiden alkuaineiden osalta pitoisuudet eivät juuri eronneet ko. mediaaniarvoista. PIMA-asetuksen (VnA 24/27) ohjearvot eivät kuitenkaan ylittyneet minkään alkuaineen osalta.

36 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 33 Tulosten perusteella eri alueilta otetuissa vesinäytteissä oli havaittavissa tiettyjä alueellisia piirteitä. Lentokentän eteläpuolelta, josta maanäytteet,3 ja 4 otettiin, otettiin myös purovesinäytteet -, 6- ja 7MEPV8. Vedet ovat keskenään melko erilaisia, mutta yhteisenä piirteenä on alhainen kokonaissuolapitoisuus, erityisesti natrium- ja kloridipitoisuudet sekä alhaiset rautapitoisuudet. Näytteen MEPV8 fosfori- ja fosfaattipitoisuudet ovat korkeita ja arseenipitoisuus oli hieman korkeampi, kuin alueen muissa näytteissä. Maanäyte 5 ja vesinäyte 8MEPV8 otettiin lentokentän luoteispuolelta Kankaistensydänmaalta. Alueelle oli luonteenomaista pienet arvot kaikkien tutkittujen ominaisuuksien osalta. Lentokentän pohjoispuolella, lentokenttäalueen alitse kulkevasta purosta otetussa näytteessä 4MEPV8 oli kohonnut arseeni-, nikkeli- ja rikkipitoisuus. Lentokentän länsipäässä olevasta kivikehäkaivosta (näyte 5MEPV8) oli yksi pohjavesinäyte. Tämän näytteen ph oli alhainen ja Cu-, Pb-, Zn- ja Cd-pitoisuudet olivat suuret. Veden suuret metallipitoisuudet aiheutuvat ilmeisesti kaivoon kuuluvista metallirakenteista, joita hapan vesi on liuottanut. Kaivon läheisyydessä olevan lammikon vesi (näyte 3MEPV8) on muihin tutkittuihin lammikkovesiin verrattuna hyvin laimeaa, sadeveden kaltaista vettä. Toinen tutkittu alue oli Tampereen ohitustien vieressä oleva maankaatoalue lähellä Kurikan liittymää. Vesinäytteet 9-, - ja 2MEPV8 otettiin tältä alueelta. Verrattaessa muihin tutkimuksen vesiin, alueen vesille oli tyypillistä selvästi kohonneet Fe-, Cd-; Pb-, Zn-, Cr- ja U- pitoisuudet. Kokonaisarseenipitoisuus oli selvästi suurempi, kuin liukoisen arseenin pitoisuus erityisesti näytteissä - ja 2MEPV8. Alueen vesissä oli tiesuolauksen vaikutuksesta kohonneet Na ja Cl-pitoisuudet. Kolmas tutkittu alue oli Nokialla uuden tien numero alueella olevat lammikot (2- ja MEPV8). Lammikko MEPV8 on kiinni kallioleikkauksessa ja toinen kauempana tieristeyksen eteläpuolella. Lammikoiden vedet ovat keskenään erilaisia ja risteysalueen eteläpuolisen lammikon (2MEPV8) vesi on selvästi likaantunut: vedessä on korkeat sähkönjohtavuusarvot, korkeat sulfaatti-, nitraatti- ja kaliumarvot sekä korkeat Pb-, Cd-, Co-, ja Nipitoisuudet. Vedessä oli tiesuolauksen vaikutuksesta kohonneet Na- ja Cl-pitoisuudet. Näytteessä MEPV8 oli tämän tutkimuksen suurin arseeni- ja molybdeenipitoisuus. Nokia alueen vesien koostumus on arseenin osalta erilainen kuin muilla tutkituilla alueilla. Arseenin ohella eräiden oksianionien pitoisuudet ovat myös korkeita, mikä viittaa siihen, että ko. alueella arseeni on liuennut hapellisissa oloissa. Toisilla tutkituilla alueilla on viitteitä, että arseeni on liuennut pelkistyneissä oloissa. Tämä tutkimus oli esiselvitys ja johtopäätöksien teko pienen aineiston perusteella on suuntaa antava. Rakentamiseen liittyvän maansiirron ja kallion louhimisen vaikutus luontaisen arseenin ja muiden haitta-aineiden mobiloitumiseen on ympäristövaikutusten selvittämiseksi välttämätöntä. Ongelman ja sen ratkaisun oikea mitoittaminen on taloudellisten vaikutusten vuoksi ensi arvoisen tärkeää. Tutkimusta onkin tarkoitus jatkaa.

37 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 34 5 KIRJALLISUUS Backman, Birgitta; Luoma, Samrit; Ruskeeniemi, Timo; Karttunen, Virpi; Talikka, Matti; Kaija, Juha 26. Natural occurrence of arsenic in the Pirkanmaa region in Finland. Espoo: Geological Survey of Finland. 82 p. Hatakka, T. (toim.), Tarvainen, T., Jarva, J., Backman, B., Eklund, M., Huhta, P., Kärkkäinen, N. ja Luoma, S. 2. Alkuaineiden taustapitoisuudet Pirkanmaan maaperässä. Käsikirjoitus Geologian tutkimuskeskuksen raporttisarjaan. Jarva, Jaana; Tarvainen, Timo 28. Tampereen seudun taajamien taustapitoisuudet: Esiselvitys. 4 s. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, S4/28/36. Koljonen, Tapio (ed.) 992. Suomen geokemian atlas. Osa 2 : Moreeni = The Geochemical Atlas of Finland. Part 2 : Till. Espoo: Geologian tutkimuskeskus. 28 p. + app. maps. Loukola-Ruskeeniemi, Kirsti; Ruskeeniemi, Timo; Parviainen, Annika; Backman, Birgitta (eds.) 27. Arseeni Pirkanmaalla - esiintyminen, riskinarviointi ja riskinhallinta : RAMAS-hankkeen tärkeimmät tulokset. Abstract: Arsenic in the Pirkanmaa region in Finland : occurrence in the environment, risk assessment and risk management : final results of the RAMAS project. Espoo: Teknillinen korkeakoulu. 55 p. Reinikainen, Juha 29. Pirkanmaan moreenimaaprofiilien geokemialliset taustapitoisuudet. 6 s. + 9 liites. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, S4/29/6. STM 2. Sosiaali- ja terveysministeriö. Päätös pienten yksiköiden talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista, nro 4. Smedley, P.L. & Kinniburg,D.H. 22. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Applied Geochemistry 7, Tarvainen, T., Jarva, J., Backman, B., Luoma, S., Ruskeeniemi, T. 29. Tampereen seudun taajamien taustapitoisuudet ja kohonneiden arseenipitoisuuksien vaikutus maankäyttöön. 39 s. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, S4/29/3 Tarvainen, Timo 27. Pirkanmaan taustapitoisuudet: Esiselvitys. 2 s. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti, S 4/223/27/4. Tenhola, Markku; Tarvainen, Timo 28. Purovesien ja orgaanisten purosedimenttien alkuainepitoisuudet Suomessa vuosina 99, 995, 2 ja 26. Summary: Element concentrations in stream water and organic stream sediment in Finland in 99, 995, 2 and 26. Geologian tutkimuskeskus. Tutkimusraportti 72. Espoo: Geologian tutkimuskeskus. 6 p. VnA 24/27. Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuudesta ja puhdistustarpeen arvioinnista. 2s. liite. Ympäristöministeriö 27. Maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arviointi. Ympäristöhallinnon ohjeita 2/27. 2 s.

38 Pirkkalan ja Nokian alueen maaperän sekä pinta- ja pohjaveden 35 Ramas- hankkeen nettisivut Taustapitoisuusrekisteri