Hämeenlinnan maaperän taustapitoisuudet Timo Tarvainen

Transkriptio

1 Etelä-Suomen yksikkö S41/2010/ Espoo Hämeenlinnan maaperän taustapitoisuudet Timo Tarvainen

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Tekijät Timo Tarvainen Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Raportin nimi Hämeenlinnan maaperän taustapitoisuudet Tiivistelmä Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin vuosina keräämällä ja analysoimalla Hämeenlinnan kaupungin taajamien alueelta 40 pintamaaperänäytettä ja Kanta-Hämeestä taajamien ulkopuolelta 171 maaprofiilista pinta- ja pohjamaa- sekä humusnäytteitä. Profiilit edustivat alueen yleisimpiä maalajeja eli savea, moreenia ja lajittuneita hiekkaa ja soraa. Mineraalimaanäytteistä analysoitiin kuningasvesiliukoisia pitoisuuksia. Kanta-Hämeen ja Hämeenlinnan kaupungin maaperän arseenipitoisuudet ovat suuremmat kuin maaperän tavanomaiset arseenipitoisuudet muualla Suomessa ja PIMA-asetuksen (214/2007) kynnysarvo 5 mg/kg ylittyy kaikissa maalajeissa. Arseenipitoisuudet ovat erityisen suuret Hämeenlinnan kaupungin ja koko Kanta-Hämeen luoteisosassa, joka kuuluu Pirkanmaalle jatkuvaan Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssiin. Useiden metallien pitoisuudet ovat tavanomaista suurempia Kanta-Hämeen pohjoisosassa. Hämeenlinnan taajamien alueella koboltin suurin suositeltu taustapitoisuus on suurempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo. Hämeenlinnan taajamien maaperänäytteistä määritettiin myös PAH- ja PCB-yhdisteiden pitoisuudet. Näiden orgaanisten haitta-aineiden pitoisuudet olivat pääosin pieniä. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Ympäristögeologia, geokemialliset tutkimukset, maaperä, perustilan kartoitus, alkuaineet, pitoisuus, arseeni Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Kanta-Häme, Hämeenlinna Karttalehdet Muut tiedot Arkistosarjan nimi Geokemialliset tutkimukset Kokonaissivumäärä 24 Kieli suomi Yksikkö ja vastuualue Etelä-Suomen yksikkö VA 212 Allekirjoitus/nimen selvennys Arkistotunnus S41/2010/57 Hinta Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Julkisuus julkinen

3 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO 1 2 KANTA-HÄMEEN KALLIOPERÄ JA MAAPERÄ SEKÄ GEOKEMIALLISET PROVINSSIT 2 3 MATERIAALIT JA MENETELMÄT Näytteenotto taajamien ulkopuolella Näytteenotto taajamissa Esikäsittely ja analytiikka Laadunvarmistus Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto 12 4 TULOKSET Alkuaineiden pitoisuudet pintamaassa taajamien ulkopuolella Pitoisuudet pintamaassa Hämeenlinnan taajamissa 17 5 JOHTOPÄÄTÖKSET 22 KIRJALLISUUSLUETTELO

4 1 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin vuosina keräämällä ja analysoimalla Hämeenlinnan kaupungin taajamien alueelta 40 pintamaaperänäytettä ja Kanta-Hämeestä taajamien ulkopuolelta 171 maaprofiilista pinta- ja pohjamaa- sekä humusnäytteitä. Taajamien maaperänäytteet edustivat erilaisia maankäyttömuotoja Hämeenlinnan keskustan ja lähiöiden taajama-alueella. Taajamien ulkopuolelta otetut maaperänäytteet edustivat alueen yleisimpiä maalajeja eli savea, moreenia ja lajittuneita hiekkaa ja soraa. Näytteistä analysoitiin kuningasvesiliukoisia pitoisuuksia. Kuningasvesiliuotusmenetelmää on yleisesti käytetty maanäytteiden analyyseissä geokemian kartoitusprojekteissa ja maaperän pilaantuneisuuden arvioinneissa. Nykyisillä analyysimenetelmillä voidaan analysoida luotettavasti sellaisia ympäristöselvitysten kannalta keskeisiä alkuaineita (mm. arseeni, kadmium, lyijy ja elohopea), jotka ovat puuttuneet lähes kokonaan aiemmista geokemiallisista kartoitusohjelmista. Tässä tutkimuksessa käytetyt näytteenotto-, esikäsittely- ja analyysimenetelmät valittiin Porvoon ympäristössä tehdyn laajan pilottitutkimuksen tulosten perusteella (Tarvainen ym. 2003). Tavoitteena oli tuottaa ensivaiheessa kasvukeskusten ympäristöviranomaisille päätöksenteossa tarvittavaa tietoa geologiasta ja diffuusista ilmalaskeumasta peräisin olevien haitallisten aineiden taustapitoisuuksista maaperässä. Taustapitoisuustietoja tarvitaan muun muassa maa-alueiden pilaantuneisuutta arvioitaessa. Taajamien ulkopuolelta otettujen näytteiden tulokset on aiemmin raportoitu esiselvityksessä (Tarvainen 2010a). Vastaavia tutkimuksia on tehty Porvoon ympäristön lisäksi pääkaupunkiseudun kehyskuntien (Kirkkonummi, Vihti, Hyvinkää, Nurmijärvi, Järvenpää, Tuusula, Kerava ja Sipoo) alueella (Tarvainen ym. 2006), Pirkanmaalla (Hatakka ym. 2010), Satakunnassa (Kuusisto ym. 2007) ja Espoossa (Tarvainen 2010b). GTK on tehnyt kaksi laajaa valtakunnallista moreenigeokemiallista kartoitusta: suuralueellisen kartoituksen näytteenottotiheydellä 1 näyte/300 km 2 (Koljonen 1992) ja alueellisen kartoituksen tiheydellä 1 näyte/4 km 2 (Salminen 1995). Molemmissa kartoituksissa on otettu näytteitä ainoastaan (lähes) muuttumattomasta pohjamaasta. Molemmissa kartoituksissa on analysoitu <0,06 mm raekoko, analytiikassa uuttomenetelmänä on ollut kuningasvesiuutto. Suuralueellisessa kartoituksessa on tehty lisäksi kokonaispitoisuusmäärityksiä. Suuralueellisen kartoituksen Etelä- ja Väli-Suomen näytteistä on jälkikäteen määritetty myös pitoisuudet <2 mm raekoossa sekä kuningasvesiuutolla että totaaliliuotuksella (Tarvainen 1995). Alueellisen kartoituksen näytteistä on valittu 90 näytteen otos, joista on määritetty kuningasvesiliukoisten pitoisuuksien lisäksi ammoniumasetaatti-edtauuttoon perustuvat pitoisuudet (Tarvainen ja Kallio 2002). Laajimmissa valtakunnallisissa maaperägeokemiallisissa kartoituksissa on käytetty näytemateriaalina moreenia, joka on Suomen yleisin maalaji. Vuosina otettiin kansainvälisen Baltic Soil Survey -hankkeen yhteydessä näytteitä noin 130 maaprofiilista maatalousmailta. Tähän näytteenottoon sisältyi moreenin lisäksi hienojakoisia maalajeja (savi, siltti), karkeita lajittuneita maita ja orgaanisia maalajeja. Baltic Soil Survey -hanke poikkesi moreenigeokemiallisista kartoituksista myös siinä, että näytteitä otettiin pohjamaan lisäksi pintamaasta. Suomen alustavat tulokset, jotka perustuivat kuningasvesiuuttoihin, julkaistiin vuonna 1999 (Tarvainen ja Kuusisto 1999). Kaikkien kymmenen Itämeren maan maatalousmaiden geokemiallisen kartoituksen tulokset julkaistiin vuonna 2003 (Reimann ym. 2003). Baltic Soil Survey -kartoituksen mukaan useiden hivenalkuaineiden pitoisuudet ovat keskimääräistä korkeammat savimailla kuin muissa maalajeissa. Etelä-Suomen savien alkuainepitoisuuksia ovat kuvanneet myös Salminen ym. (1997).

5 2 Lapista on tehty geokemiallista maaperäkartoitusta lisäksi Pohjoiskalottihankkeen (Bølviken ym. 1986), Kuolan ekogeokemian hankkeen (Reimann ym. 1998) ja Barentsin ekogeokemiallisen kartoitushankkeen yhteydessä (Salminen ym. 2004). Koko Suomesta on uusia analyysituloksia Euroopan-laajuisen FOREGSin geokemiallinen kartoituksen julkaisussa (Salminen ym. 2005). Tämän tutkimuksen tarkoitus on selvittää yli 30 alkuaineen sekä PAH- ja PCB-yhdisteiden taustapitoisuudet Hämeenlinnan taajama-alueiden pintamaassa ja verrata tuloksia Kanta-Hämeestä kerättyjen luonnonmaanäytteiden alkuainepitoisuuksiin. Tulokset lisätään myös valtakunnalliseen taustapitoisuusrekisteriin ( 2 KANTA-HÄMEEN KALLIOPERÄ JA MAAPERÄ SEKÄ GEOKEMIALLI- SET PROVINSSIT Kanta-Hämeen pohjoisimman osan kallioperä kuuluu Pirkkalan migmatiittialueeseen, jota hallitsevat turbidiittisyntyiset gneissit. Paikoin esiintyy mustaliuskeita ja grafiittipitoisia liuskeita. Migmatiittialueen eteläosassa on emäksisiä vulkaniitteja (Kähkönen 1998). Pääosa Kanta-Hämeen kallioperästä kuuluu Hämeen liuskealueeseen. Alueella on runsaasti metavulkaniitteja. Liuskealuetta pilkkovat syväkivet ovat koostumukseltaan granitoideja ja kaligraniitteja. Kanta-Hämeen maaperä on monimuotoinen. Kanta-Hämeen länsiosassa (Humppila, Jokioinen, Ypäjä) on runsaasti savikoita ja vähemmän moreenia ja kalliopaljastumia verrattuna muuhun tutkimusalueeseen. Suuri osa savimailta otetuista näytteistä on peräisin Kanta-Hämeen länsiosasta. Tammelassa on Humppilaan jatkuva harjujakso ja muutama pienempi hiekka- ja soramuodostuma. Kanta-Hämeen pohjois- ja keskiosissa (Hämeenlinna, Hattula) on runsaasti moreenia ja laajoja hiekka-soramuodostumia. Kanta-Hämeessä on myös isoja soita, jotka eivät sisälly geokemialliseen taustapitoisuuskartoitukseen. Kanta-Hämeen kaakkoisosassa (Janakkala, Hausjärvi) savikot ja muut hienojakoiset maalajit ovat yleisiä. Hausjärveltä Janakkalaan kulkevasta harjujaksosta on otettu useita näytteitä. Hausjärvellä kulkee myös ensimmäinen Salpausselkä, josta on myös otettu hiekkanäytteitä. Kanta-Hämeen lounaisosassa Lopella on kerätty näytteitä moreenista ja Lopen läpi kulkevasta isosta harjujaksosta. Maaperän monipuolisuuden lisäksi Kanta-Hämeen maaperän kemiallinen koostumus on mielenkiintoinen. Suomesta on tunnistettu valtakunnallisten geokemiallisten kartoitusten perusteella niin sanottuja metalliprovinsseja, joissa moreenimaiden koboltti-, kromi-, kupari-, nikkeli-, sinkki- tai vanadiinipitoisuudet ovat korkeammat kuin muualla Suomessa (Hatakka ym. 2010). Kanta-Hämeen pohjoisosa kuuluu Etelä-Suomen metalliprovinssiin (kuva 1). Metalliprovinssin alueella metallien taustapitoisuudet moreeni- ja hiekkamailla saattavat ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvot (Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista 214/2007). Hämeenlinnan kaupunki kuuluu pääosin metalliprovinssin alueeseen. Tutkituista taajamista Renko sijaitsee metalliprovinssin eteläpuolella.

6 3 Kuva 1. Kanta-Hämeen alue. Etelä-Suomen metalliprovinssi merkitty siniharmaalla. Hiekka- ja moreeninäytteiden kuparipitoisuus taajamien ulkopuolella on esitetty symboleilla. Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/10. Kuva 2. Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssi merkitty punertavalla sävyllä. Hiekka- ja moreeninäytteiden arseenipitoisuus taajamien ulkopuolella on esitetty symboleilla. Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/10.

7 4 Arseenin alueellinen pitoisuusjakauma on erilainen kuin useiden metallien pitoisuusjakauma valtakunnallisissa kartoituksissa. Metalliprovinssien lisäksi on määritetty valtakunnallisia arseeniprovinsseja. Koko eteläinen Suomi kuuluu Etelä-Suomen arseeniprovinssiin, jossa arseenin taustapitoisuudet moreenimailla saattavat ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvon 5 mg/kg. Erityisen korkeita pitoisuudet ovat Etelä-Pirkanmaalta Kanta-Hämeen pohjoisosiin ulottuvan arseeniprovinssin moreeni- ja hiekkamailla (pohjamoreenissa jopa 233 mg/kg arseenia). Kanta-Hämeen pohjoisosa kuuluukin Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssiin (kuva 2) ja muu Kanta-Häme Etelä- Suomen arseeniprovinssiin. Hämeenlinnan kaupungin keskusta, Kalvola ja osin myös Renko kuuluvat Etelä-Pirkanmaan korkeiden arseenipitoisuuksien provinssin alueeseen. Hauho sijaitsee provinssin itälaidalla, Tuulos ja Lammi selvemmin provinssin ulkopuolella. 3 MATERIAALIT JA MENETELMÄT 3.1 Näytteenotto taajamien ulkopuolella Taajamien ulkopuolella vuosina tehdyn geokemiallisen kartoituksen näytteenottosuunnitelma perustui 1: mittakaavaisiin numeerisiin maaperäkarttoihin. Näytepaikat valittiin maaperäkarttojen vallitsevien maalajien perusteella. Näytteitä otettiin yhteensä 171 näytepisteestä koko Kanta-Hämeen alueelta. Näytepisteistä lähes 40 sijoittui Hämeenlinnan kaupungin alueelle taajamien ulkopuolelle. Kanta-Hämeen taajamien ulkopuolelta kerätyistä näytteistä 44 näytepistettä kohdistettiin karkeisiin lajittuneisiin maalajeihin, pääosin hiekka- ja soraharjuihin, jotka ovat usein tärkeitä pohjavesialueita. Yhteensä 94 näytepistettä kaivettiin moreenimaahan eri kivilajiyksiköiden alueilla. Loput 33 näytepistettä sijoittuivat savikoille, jotka ovat usein viljelykäytössä. Savien luonnolliset hivenainepitoisuudet ovat usein suuremmat kuin muissa maalajeissa, ja maatalouden vaikutus saattaa näkyä maaperän pintakerroksissa (Tarvainen ym. 2006). Nämä näytteet otettiin taajamien ja teollisuuslaitosten ulkopuolelta välttäen alueita, joissa voisi olla poikkeuksellisen suurta ihmisen toiminnasta aiheutuvaa kuormitusta. Kanta-Hämeen taustapitoisuustutkimusten taajamien ulkopuolelta otetut maaperänäytteenottopisteet on esitetty kuvassa 3. Kaikista näytepisteistä otettiin pinta- ja pohjamaanäytteet, useimmista myös humusnäytteet. Yleisesti ottaen pohjamaa kuvastaa geologiaa, pintamaassa ja humuksessa näkyy lisäksi ihmisen aiheuttama hajakuormitus, kuten ilmasta tuleva laskeuma, teollisuuden ja liikenteen vaikutus ja pelloilla myös lannoitteiden vaikutus. Näytteenotto ja alustavat tulokset on kuvattu Geologian tutkimuskeskuksen arkistoraportissa (Tarvainen 2010a).

8 5 Kuva 3. Kanta-Hämeen taustapitoisuuskartoituksen näytteenottopisteet taajamien ulkopuolella. Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/10. Pintamaanäyte otettiin mahdollisen humuskerroksen alta 0 25 cm syvyydestä. Pelloilla tämä on muokkauskerros ja metsissä yhdistelmä vaaleaa huuhtoutumiskerrosta ja ruskeaa rikastumiskerrosta. Pohjamaanäyte otettiin 25 cm:n paksuisesta kerroksesta muuttumatonta pohjamaata (Ckerros), joka on noin cm:n syvyydellä, yleensä sopiva kerros on cm:n syvyydellä. Mineraalimaanäytteet otettiin lapiolla kaivetun kuopan puhdistetusta seinämästä muovikauhalla näytepussiin. Pohjamaanäyte otettiin ennen pintamaanäytettä. GTK:n geokemiallisissa taustapitoisuuskartoituksissa käytetty näytteenottomenettely on kehitetty FOREGSin geokemiallisen kartoitushankkeen pohjalta (Salminen ym. 1998). Keskeiset erot FOREGSin näytteenotto-oppaaseen ovat seuraavat: näytemateriaaleina käytetään vain maaperäja humusnäytteitä, näytteen koko on hieman pienempi eikä maaperänäytteitä oteta kenttäyhdistelmänä 3 5 kuopasta vaan yhdestä kuopasta. Lisäksi näytepaikat valitaan edustamaan eri maalajeja ja siten myös maatalousmaita otetaan mukaan näytteenottoon. Jokaiselta näytteenottopaikalta otettiin kaksi valokuvaa: toinen yleiskuva maisemasta kuopan ympärillä, toinen lähikuva kuopasta (kuva 4). Näytteet toimitettiin Labtium Oy:n laboratorioon kerran viikossa analysointia varten.

9 6 Kuva 4. Näyteprofiili TTTA hiekkamaalla Rengossa. Kuva: Tauno Valli GTK 3.2 Näytteenotto taajamissa Hämeenlinnan kaupungin taajama-alueilta otettiin 40 pintamaanäytettä kesällä Näytteet otettiin syvyydeltä 0 25 cm. Nollatasolla tarkoitetaan paljaan mineraalimaan pintaa tai nurmikkoalueilla nurmikerroksen alla olevaa maaperän pintaa (kuvat 5 ja 6). Näytepaikkoina suosittiin kohteita, joissa nurmi on kulunut pois. Suuri osa näytteistä otettiin täyttömailta. Taajamien näytteenottopisteet valittiin edustamaan kemiallisen kuormituksen kannalta herkimpiä maankäyttömuotoja: leikkikentät, päiväkodit, ala-asteen koulut, puistot sekä asuin- ja liikekiinteistöt. Näytteenottopaikkojen suunnittelussa neuvoteltiin Hämeenlinnan kaupungin rakennusvalvonta ja ympäristöyksikön asiantuntijoiden kanssa ja näytteet otettiin kaupungin omistamilta alueilta. Mineraalimaanäytteet otettiin lapiolla kaivetun kuopan puhdistetusta seinämästä muovikauhalla Rilsan -näytepussiin. Samalla toteutettiin tiheämpi 400 näytteen näytteenotto, jossa kerättiin 0 10 cm:n näytteitä mahdolliseen EuroGeoSurveysin hankkeeseen. Tässä raportissa käsitellään vain Geologian tutkimuskeskuksen tutkimia näytteitä. Näytepisteet on lueteltu taulukossa 1 ja niistä määritetty kobolttipitoisuus on esitetty kuvassa 7.

10 7 Kuva 5. Näytteenottopaikka TTTA Kuva 6. Näytteenottokuoppa TTTA

11 8 Taulukko 1. Hämeenlinnan taajama-alueiden näytteenottopaikat Näytetunnus Alue Pintamaa Maankäyttö TTTA Hauho, etelä Hienojakoinen täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Hauho, kk Hienojakoinen täyttömaa Muu TTTA Hauho, kk Moreeni Joutomaa TTTA Keskusta Karkea täyttömaa Joutomaa TTTA Keskusta Hiekka Metsä TTTA Keskusta Savi Metsä TTTA Keskusta Hienojakoinen täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Keskusta Multa Asuintontti/koulu TTTA Keskusta Hiekka Metsä TTTA Keskusta Moreeni Metsä TTTA Keskusta Karkea täyttömaa Teollisuus TTTA Keskusta Hiekka Metsä TTTA Keskusta Hiekka Metsä TTTA Keskusta Täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Keskusta Karkea täyttömaa Joutomaa TTTA Keskusta Täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Keskusta Hienojakoinen täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Keskusta Savi Puisto TTTA Keskusta Hienojakoinen täyttömaa Puisto TTTA Keskusta Hiekka Metsä TTTA Keskusta Täyttömaa Metsä TTTA Keskusta Täyttömaa Puisto TTTA Keskusta Hiekka Asuintontti/koulu TTTA Keskusta Täyttömaa Puisto TTTA Keskusta Moreeni Metsä TTTA Keskusta Täyttömaa Teollisuus TTTA Keskusta Hiekka Metsä TTTA Keskusta Hiekka Asuintontti/koulu TTTA Kalvola Moreeni Metsä TTTA Kalvola Hiekka Asuintontti/koulu TTTA Kalvola Savi Metsä TTTA Kalvola Savi Joutomaa TTTA Lammi Moreeni Metsä TTTA Lammi Moreeni Metsä TTTA Lammi Hienojakoinen täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Lammi Hiekka Asuintontti/koulu TTTA Renko Hiekka Joutomaa TTTA Renko Täyttömaa Asuintontti/koulu TTTA Tuulos Hiekka Asuintontti/koulu TTTA Tuulos Hienojakoinen täyttömaa Asuintontti/koulu

12 9 Kuva 7. Hämeenlinnan taajama-alueilta otettujen pintamaanäytteiden kobolttipitoisuus. Etelä-Suomen metalliprovinssi on merkitty siniharmaalla. Pohjakartta Maamittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/ Esikäsittely ja analytiikka Taustapitoisuustutkimusten mineraalimaanäytteiden kemialliset määritykset tehtiin Labtium Oy:n kemian laboratoriossa kuivatuista (<40 o C) ja alle 2 mm:n fraktioon seulotuista näytteistä. Suurinta alkuaineiden pitoisuutta, mikä luonnossa maaperästä äärimmäisen happamissa olosuhteissa voi liueta, arvioitiin uuttamalla näytteet kuningasvedellä 90 o C:ssa (AR). AR-uutto liuottaa kiteiset saostumamineraalit, sulfidimineraalit, sekä useimmat suolat, kuten apatiitin ja titaniitin, osan kiilteistä (biotiitti), talkista ja savimineraaleista, mutta ei rapautumattomia maasälpiä, amfiboleja ja pyrokseeneja. AR-liuotetuista näytteistä määritettiin Ag, As, Be, Bi, Cd, Cu, Mo, Pb, Sb, Se, Sn, Tl ja U ICP-MS:lla (Perkin Elmer Sciex Elan 6000). Al, B, Ba, Ca, Co, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, S, Sr, Ti, V ja Zn määritettiin ICP-AES:lla (Thermo Jarrel Ash Iris). Elohopea määritettiin seulotusta alle 2 mm näytteestä pyrolyyttisesti Hg-analysaattorilla (AMA 254). Hiilipitoisuus määritettiin jauhetuista näytteistä Eltra CS500-analysaattorilla (Tarvainen ym. 2006). ph-määritystä varten näytteet uutettiin 0,01 M CaCl 2 :lla, ja ph määritettiin Radiometer ion 85 ph-mittarilla. Määritysrajat on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Mineraalimaanäytteistä tehdyt alkuainemääritykset määritysrajoineen.

13 10 Määritysrajat Analyysitekniikka Alkuaine mg/kg Ag 0,01 ICP-MS Al 15 ICP-AES As 0,01 GF-AAS (ICP-MS) B 5 ICP-AES Ba 1 ICP-AES Be 0,01 ICP-MS Bi 0,01 ICP-MS C 0,01 % CS-analysaattori Ca 50 ICP-AES Cd 0,01 ICP-MS Co 1 ICP-AES Cr 1 ICP-AES Cu 1 ICP-MS Fe 50 ICP-AES Hg 0,005 Hg-analysaattori K 100 ICP-AES Mg 10 ICP-AES Mn 1 ICP-AES Mo 0,01 ICP-MS Na 50 ICP-AES Ni 2 ICP-AES P 50 ICP-AES Pb 0,1 ICP-MS S 50 ICP-AES Sb 0,01 ICP-MS Se 0,02 ICP-MS Sn 0,05 ICP-MS Sr 1 ICP-AES Ti 2 ICP-AES Tl 0,05 ICP-MS U 0,01 ICP-MS V 1 ICP-AES Zn 1 ICP-AES Orgaanisten yhdisteiden määritykset tehtiin Nab Labs Oy:n laboratoriossa. Näytteistä määritettiin PCB- ja PAH-yhdisteiden pitoisuudet kuiva-aineesta. PCB-yhdisteiden määrittämistä varten näytteille tehtiin asetoni-pentaani- ja asetoni-heksaaniuutot. Uuttoliuokset puhdistettiin rikkihapolla ja Al 2 O 3 :lla. Uuttoliuokset analysoitiin GC-MS, SIM-tekniikalla. Yhdisteet tunnistetaan niiden retentioajan ja karakterististen kloori-ionisuhteiden avulla. Kvantitointi suoritetaan laboratorion sisäisen standardin menetelmällä (käytössä IUPAC No PCB-209). Menetelmällä määritetään yhteensä 15 PCB-kongeneeriä. PCB-yhdisteiden kokonaispitoisuus on ilmoitettu määritysrajan ylittävien kongeneerien (PCB-28, 52, 101, 153, 138 ja 180) summana, joka on kerrottu viidellä.

14 11 PAH-yhdisteiden määrittämistä varten näytteille tehtiin asetoni-pentaaniuutto. Uuttoliuokset analysoitiin GC-MS, SIM-tekniikalla. Yhdisteet tunnistetaan niiden retentioajan, karakterististen ionien ja sertifioitujen liuosten avulla. Kvantitointi suoritetaan laboratorion sisäisen standardin menetelmällä (d8-naftaleeni, d10-antraseeni, d12-kryseeni ja d14-dibentso[a,h]antraseeni). PAHyhdisteiden kokonaispitoisuus (PAH yhteensä) on ilmoitettu määritysrajan ylittävien yhdisteiden summana. Menetelmien määritysrajat on esitetty taulukossa 3. Taulukko 3. PAH- ja PCB-määritykset määritysrajoineen Analyysimenetelmä Orgaaniset yhdisteet Määritysraja mg/kg Kokonais-PCB 0.01 GC/MS PCB (yksittäiset) GC/MS PAH yhteensä 0,1 0,25 GC/MS Antraseeni 0.1 GC/MS Bentso(a)anatraseeni 0.1 GC/MS Bentso(a)pyreeni 0.1 GC/MS Bentso(k)fluoranteeni 0.1 GC/MS Fenantreeni 0.1 GC/MS Fluoranteeni 0.1 GC/MS Naftaleeni 0.1 GC/MS 3.4 Laadunvarmistus Näytteiden otosta Kanta-Hämeessä ovat vastanneet Geologian tutkimuskeskuksen sertifioidut näytteenottajat. Pirkanmaan (Hatakka ym. 2010) ja Kanta-Hämeen alueen analyysitulosten laadunvarmistuksessa käytettiin niitä analyysimenetelmiä, jotka oli todettu hyvin toistettaviksi Porvoon ympäristössä tehdyssä pilottitutkimuksessa (Tarvainen ym. 2003). Siinä otettiin tasaisesti koko näyteverkoston alueelta kolmessakymmenessä näytepaikassa kaksi näytettä (varsinaiset näytteet ja rinnakkaisnäytteet) pinta- ja pohjamaasta, paikoin myös humuksesta. Varsinaiset näytteet ja rinnakkaisnäytteet analysoitiin kaksi kertaa. Näin saatiin 30 havaintopistettä, joista oli 4 mittaustulosta: varsinaisen näytteen ensimmäinen ja toinen analyysi sekä rinnakkaisnäytteiden ensimmäinen ja toinen analyysi. Näin voitiin verrata näytteenottopisteiden välisten pitoisuuksien eron merkitsevyyttä verrattuna näytteenotto- ja analyysivirheeseen. Kanta-Hämeen tutkimusalueelta rinnakkaisnäytteet otettiin 5 % näytteenottopisteistä (pintamaasta, pohjamaasta ja humuksesta) ja analysoitiin samalla tavalla kuin varsinaiset näytteet. Hämeenlinnan taajama-alueilta otettiin kaksi rinnakkaisnäytettä. Lisäksi Labtium Oy sovelsi omaa tavanomaista laadunvarmistustaan. Labtium Oy on akkreditoitu SFS-EN ISO/IEC 17025:2005 standardin mukaan (FINAS testauslaboratorio T025). Tässä tutkimuksessa käytetyistä analyysimenetelmistä akkreditoinnin piiriin kuuluvat kuningasvesiliuotukseen perustuva monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla ja elohopean määritys pyrolyyttisesti sekä hiilen määritys hiilianalysaattorilla. Rinnakkaisnäytteiden analyysituloksia tarkasteltiin SPSS-tilasto-ohjelmalla alkuaineittain mm. hajontadiagrammien avulla ja laskemalla Spearmanin menetelmällä korrelaatiot. Näytemäärän pienuuden takia Pirkanmaan ja Kanta-Hämeen rinnakkaisnäytepareja tarkasteltiin yhdessä. Kaik-

15 12 kien määritettyjen ja mitattujen alkuaineiden ja ominaisuuksien rinnakkaisnäytteiden ja varsinaisten näytteiden pitoisuudet korreloivat keskenään erittäin merkitsevästi. 3.5 Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto Kenttähavainnot ja analyysitulokset yhdistettiin SPSS- tilasto-ohjelmalla. Samalla tarkistettiin pitoisuustasot mahdollisten raportointivirheiden havaitsemiseksi ja verrattiin eri analyysierissä käytettyjä määritysrajoja. Kuvien työstämisessä on käytetty ArcMap- ohjelmaa. Alkuainepitoisuuksista laskettiin tilastollisia tunnuslukuja (minimi, mediaani, keskiarvo, maksimi) ja alkuainepitoisuuksien jakaumia tarkasteltiin laatikko-jana-kuvaajilla (box-whisker plot). Muusta aineistosta hyvin paljon poikkeavia havaintoja tarkasteltiin yksityiskohtaisesti. Yksi taajamien ulkopuolelta otettu näyte (TTTA ) jätettiin pois tunnuslukujen laskennasta ja kartoista, koska se ei raesuuruusmäärityksen mukaan edustanut tutkittavaa maalajia. Kenttähavaintojen mukaan maalaji vaihettui näytteenottokuopassa hienoainesmoreenista saveksi ja mineraalinäyte sisälsi erittäin paljon orgaanista ainesta (hiiltä 11,8 %). Eri provinssien alueelta kerättyjen näytteiden alkuainepitoisuuksien jakaumia on verrattu eiparametrisella Kolmogorov-Smirnov-testillä. Testissä on käytetty vain hiekka- ja moreenimailta kerättyjä näytteitä, koska aikaisempien tutkimusten mukaan (mm. Hatakka 2010) savimaiden pitoisuudet eivät poikkea yhtä selvästi eri provinssien välillä ja provinssien rajaus perustuu moreenin alkuainepitoisuuksiin. Valittu testi ei aseta vaatimuksia jakauman muodolle, joten se soveltuu myös hivenalkuaineiden muodoltaan vinoille pitoisuusjakaumille. Testillä voidaan osoittaa, että eri provinssien aluilta kerättyjen näytteiden alkuainepitoisuuksien jakaumat poikkeavat merkitsevästi toisistaan. Tilastollisessa testauksessa on käytetty termejä erittäin merkitsevä (merkitsevyystaso <0,1%), merkitsevä (<1 %) ja melkein merkitsevä (<5 %). Näytepisteiden sijainti on tarkastettu ArcGIS-ohjelmistolla. Näyteverkko on varsin harva ja näytteet ovat yhdestä pisteestä kerättyjä näytteitä. Alueellista kartoitusta varten kerättävät näytteet ovat yleensä kentällä tehtyjä yhdistelmänäytteitä. Yhdistämällä kentällä 3 5 paikasta otettua näytemateriaalia pienennetään paikallista satunnaista vaihtelua, yhdistetyt kartoitusnäytteet edustavat siten paremmin laajempaa aluetta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää taustapitoisuuksien vaihteluväli eri näytemateriaaleissa. Yksittäisiin näyteprofiileihin perustuva aineisto antaa paremman kuvan pitoisuuksien minimeistä ja maksimeista, mutta soveltuu huonosti alueellisten geokemiallisten karttojen tekemiseen. Siksi tulokset on esitetty maalajikohtaisina taulukoina, ei väripintakarttoina. Taustapitoisuuskartoituksen yhtenä tavoitteena on määrittää eri alueille (geokemiallisille provinsseille) ja eri maalajeille tavanomaisen taustapitoisuusjakauman yläraja eli suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP). SSTP-arvo perustuu SFS-ISO-standardin suosituksen mukaisesti laatikko-jana-kuvaajan (box-whisker-plot) ylemmän whisker-janan ylärajaan riittävän suuresta näytejoukosta. Lukuarvo laskettiin seuraavasti

16 13 SSTP AA = P ,5 x (P 75 P 25 ) [1] jossa SSTP AA = alkuaineen AA suurin suositeltu taustapitoisuusarvo P 75 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 75. persentiili P 25 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 25. persentiili. Kuitenkin, jos laskettu SSTP-arvo oli suurempi kuin suurin mitattu pitoisuusarvo, SSTP-arvona on käytetty aineiston maksimia. Kaavan [1] avulla pyritään laskemaan taustapitoisuudelle arvo, jossa huomioidaan tavanomaiset suuret pitoisuudet, mutta jossa poikkeukselliset arvot jätetään huomioimatta. 4 TULOKSET 4.1 Alkuaineiden pitoisuudet pintamaassa taajamien ulkopuolella Taajamien ulkopuolelta kerättyjen näytteiden analyysitulokset on kuvattu aiemmin Geologian tutkimuskeskuksen arkistoraportissa S41/2010/22 (Tarvainen 2010a). Tässä esitetään keskeiset yhteenvetotaulukot pintamaan (0 25 cm) tuloksista. Arseenipitoisuudet ovat koko Kanta-Hämeessä suuremmat kuin Suomessa keskimäärin. Suomen yleisimmän mineraalisen maalajin moreenin keskimääräinen arseenipitoisuus on noin 3 mg/kg (Koljonen 1992). PIMA-asetuksen (214/2007) kynnysarvo on 5 mg/kg. Näitä suuremmat pitoisuudet ovat yleisiä koko eteläisessä Suomessa (Koljonen 1992). Kanta-Hämeen etelä- ja itäosa kuuluu laajaan Etelä-Suomen arseeniprovinssiin (Hatakka ym. 2010). Luoteisosa kuuluu erityisen suurten arseenipitoisuuksien alueeseen, jota kutsutaan Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssiksi (kuva 2). Pirkanmaan arseenipitoisuuksia ja siitä aiheutuvia riskejä sekä niiden huomioimista maankäytössä on tutkittu mm. RAMAS-hankkeessa (esim. Backman ym. 2006) ja Pirkanmaan taustapitoisuuskartoituksessa (Hatakka ym. 2010). Sama korkeiden maaperän arseenipitoisuuksien vyöhyke jatkuu Kanta-Hämeen luoteisosiin. Taulukossa 4 on esitetty pintamaan arseenipitoisuuksien tunnusluvut eri maalajeissa Etelä- Suomen arseeniprovinssin (provinssi 1) ja Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssin (provinssi 4) Kanta-Hämeen näytteissä. Kynnysarvon 5 mg/kg ylitykset ovat yleisiä kummankin provinssin alueella kaikissa maalajeissa. Arseeniprovinssin 4 alueella pitoisuudet ovat huomattavan suuria, moreenissa joidenkin näytteiden taustapitoisuudet ylittävät PIMA-asetuksen alemman ohjearvon 50 mg/kg. Suurin suositeltu taustapitoisuusarvo on jokaiselle maalajille kummassakin arseeniprovinssissa suurempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo 5 mg/kg, joten taustapitoisuutta tulee käyttää maaperän pilaantuneisuuden arvioinnissa kynnysarvon tilalla.

17 14 Taulukko 4. Kanta-Hämeen alueen maaperänäytteiden arseenipitoisuuksien tunnuslukuja. Provinssi 1 =Etelä-Suomen arseeniprovinssi, 4 = Etelä-Pirkanmaaan arseeniprovinssi. N = näytemäärä. SSTP =suurin suositeltu taustapitoisuusarvo. Arseeni- Maalaji N Keskiarvo Mediaani SSTP Maksimi provinssi mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg 1 Savi 19 8,35 7,76 15,9 25,2 Hiekka 20 5,27 3,93 13,8 18,1 Moreeni 51 4,91 4,39 9,8 20,7 4 Savi 14 11,9 10,1 24,5 25,8 Hiekka 24 14,1 11,0 23,2 43,0 Moreeni 43 15,2 9,23 28,3 90,8 Kanta-Hämeen luoteisosa kuuluu Etelä-Suomen metalliprovinssin alueeseen. Taulukossa 5 on esitetty metallipitoisuuksien tunnuslukuja Etelä-Suomen metalliprovinssin alueelta otetuissa ja provinssin ulkopuolelta otetuissa pintamaanäytteissä. Valtakunnalliset metalliprovinssit on rajattu moreenin koboltti-, kromi-, kupari-, nikkeli-, sinkki- ja vanadiinipitoisuuksien perusteella. Esimerkiksi kuparin pitoisuudet ovat Kanta-Hämeessä yleensä suuremmat metalliprovinssin alueella kuin sen ulkopuolella (kuva 1). Kobolttipitoisuudet eivät olleet tilastollisesti merkitsevästi suuremmat metalliprovinssin alueella. Muiden viiden metallin pitoisuudet olivat metalliprovinssin hiekka- ja moreenimailla tilastollisesti merkitsevästi suuremmat kuin provinssien ulkopuolisten näytteiden pitoisuudet. Metalliprovinssin määrittelyyn käytettyjen metallien lisäksi useiden muiden alkuaineiden pitoisuudet ovat keskimääräistä korkeammat metalliprovinssin moreeni- ja hiekkanäytteissä. Kolmogorov-Smirnov-testin mukaan myös seuraavien alkuaineiden pitoisuudet ovat tilastollisesti merkitsevästi suuremmat hiekka- ja moreeninäytteissä metalliprovinssin alueella: Ag, Al, Ba, Be, Cd, Fe, K, Mg, Mo ja Pb. Näiden alkuaineiden mediaanipitoisuudet pintamaassa on esitetty taulukossa 4. Mediaanit on laskettu erikseen metalliprovinssin sisältä ja sen ulkopuolelta otetuille näytteille. Toisin kuin Pirkanmaalla (Hatakka ym. 2010), rubidiumin, titaanin ja vismutin pitoisuudet eivät poikenneet merkitsevästi provinssin sisältä ja sen ulkopuolelta kerätyissä näytteissä. Sen sijaan kadmiumin, lyijyn ja molybdeenin pitoisuudet olivat Kanta-Hämeessä metalliprovinssin alueella merkitsevästi suuremmat kuin provinssin ulkopuolella, mikä eroaa Pirkanmaan havainnoista.

18 15 Taulukko 5. Alkuaineiden pitoisuuksien mediaaniarvoja Kanta-Hämeen pintamaassa. Metalliprovinssin rajaamiseen käytetyt metallit on varjostettu. Alkuaine Metalliprovinssin ulkopuoliset alueet Etelä-Suomen metalliprovinssi Savi Hiekka Moreeni Savi Hiekka Moreeni Med. Med. Med. Med. Med. Med. mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Näytemäärä Alumiini (Al) Barium (Ba) ,7 27, ,0 30,5 Beryllium (Be) 0,790 0,330 0,365 1,35 0,490 0,515 Hopea (Ag) 0,130 0,070 0,075 0,170 0,135 0,100 Kadmium (Cd) 0,225 0,060 0,060 0,320 0,085 0,080 Kalium (K) Koboltti (Co) 17,1 4,07 4,99 22,5 6,53 5,20 Kromi (Cr) 53,8 11,6 14,0 70,0 22,6 18,4 Kupari (Cu) 23,0 7,65 5,11 39,6 13,7 10,8 Lyijy (Pb) 13,2 7,32 8,44 25,1 7,92 8,53 Magnesium (Mg) Molybdeeni (Mo) 1,52 0,295 0,635 1,59 0,620 0,770 Nikkeli (Ni) 23,7 5,82 5,21 34,2 11,2 7,30 Rauta (Fe) Sinkki (Zn) ,6 29, ,3 41,1 Vanadiini (V) 73,5 20,4 26,1 86,5 34,2 30,5 Kanta-Hämeen alueen savi- ja hiekkamailta on toistaiseksi niin vähän näytteitä, että suurimpia suositeltuja taustapitoisuusarvoja ei ole laskettu. Sen sijaan Kanta-Hämeen moreenimailta oli tarpeeksi näytteitä sekä Etelä-Suomen metalliprovinssin alueelta että provinssin ulkopuolelta. Suurimmat suositellut taustapitoisuusarvot on esitetty taulukossa 6. Yhdenkään metallin suurin suositeltu taustapitoisuus ei ylittänyt tämän tutkimuksen perusteella moreenimailla PIMAasetuksen kynnysarvoa. Sen sijaan arseenipitoisuudet ylittävät kynnysarvon kaikissa maalajeissa, kuten taulukossa 3 aiemmin on esitetty. Muiden tutkittujen alkuaineiden pitoisuudet eivät poikenneet merkitsevästi provinssien sisältä ja provinssien ulkopuolelta otetuissa näytteissä. Näiden alkuaineiden osalta esitetään mediaaniarvot, jotka on laskettu pintamaalle maalajeittain koko Kanta-Hämeen näyteaineistosta (taulukko 7).

19 16 Taulukko 6. Kanta-Hämeen moreenimaiden pintamaan suurimmat suositellut taustapitoisuusarvot (SSTP) Etelä-Suomen metalliprovinssin alueelle ja sen ulkopuolelle. Viimeisessä sarakkeessa on esitetty PIMA-asetuksen (214/2007) kynnysarvot. Metalliprovinssin ulkopuoliset alueet Etelä- Suomen metalliprovinssi SSTP SSTP Kynnysarvo mg/kg mg/kg mg/kg Näytemäärä Barium (Ba) Beryllium (Be) 0,91 1,1 Hopea (Ag) 0,20 0,23 Kadmium (Cd) 0,15 0,19 1 Koboltti (Co) 9, Kromi (Cr) Kupari (Cu) Lyijy (Pb) Molybdeeni 1,5 2,5 (Mo) Nikkeli (Ni) Sinkki (Zn) Vanadiini (V) Taulukko 7. ph:n ja eräiden alkuaineiden pitoisuuksien mediaanit maalajeittain Kanta-Hämeen pintamaassa. Savi Hiekka Moreeni Mediaani Mediaani Mediaani Näytemäärä ph 5,4 4,7 4,5 Antimoni (Sb) mg/kg 0,190 0,130 0,130 Boori (B) mg/kg <5 <5 <5 Elohopea (Hg) mg/kg 0,032 0,016 0,028 Fosfori (P) mg/kg Hiili (C) % 2,48 1,20 1,77 Rikki (S) mg/kg Rubidium (Rb) mg/kg 83,5 15,0 14,5 Seleeni (Se)mg/kg 0,550 0,280 0,330 Strontium (Sr) mg/kg 30,8 4,96 6,13 Tallium (Tl) mg/kg 0,550 0,135 0,110 Tina (Sn) mg/kg 2,26 0,885 1,00 Titaani (Ti) mg/kg Torium (Th) mg/kg 11,0 7,13 6,67 Uraani (U) mg/kg 5,28 1,71 1,67 Vismutti (Bi) mg/kg 0,330 0,245 0,220

20 Pitoisuudet pintamaassa Hämeenlinnan taajamissa Hämeenlinnan kaupungin alueen taajamista otettujen 40 pintamaanäytteen (0 25 cm) alkuainepitoisuuksien tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 8. Hämeenlinnan taajamaalueista suurin osa kuuluu Etelä-Pirkanmaalta Kanta-Hämeeseen ulottuvan arseeniprovinssin alueeseen. Suurimmat arseenipitoisuudet mitattiin Hämeenlinnan keskustan ja Kalvolan taajaman näytteistä (kuvat 8 ja 9). Taajamien keskimääräinen arseenipitoisuus on samaa suuruusluokkaa kuin luonnonmaiden arseenipitoisuus Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssin alueella hiekassa ja moreenissa. Korkeimmat arseenipitoisuudet määritettiin taajamien hiekkamaiden ja karkeiden täyttömaiden näytteistä (kuva 10). Kuva 8. Hämeenlinnan taajamista otettujen pintamaanäytteiden arseenipitoisuudet. Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssi on merkitty punertavalla sävyllä. Pohjakartta Maamittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/10.

21 18 Kuva 9. Hämeenlinnan taajamien pintamaan arseenipitoisuus jaoteltuna näytteenottoalueen mukaan. Kuva 10. Hämeenlinnan taajamien pintamaan arseenipitoisuus jaoteltuna maalajin mukaan. Kynnysarvo 5 mg kg -1 merkitty vaakaviivalla. Näytemäärät: hiekka 12, moreeni 6, savi 4, karkea täyttö 3, täyttömaa (vaihteleva raekoko) 7, hienojakoinen täyttömaa 7, multa 1.

22 19 Hämeenlinnan taajama-alueet kuuluvat lähes kokonaan Etelä-Suomen metalliprovinssin alueeseen (kuva 7). Taajamien metallipitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa tai hieman suuremmat kuin taulukossa 5 mainitut luonnonmaiden taustapitoisuudet Etelä-Suomen metalliprovinssin moreeni- ja hiekkamailla. Esimerkiksi kadmiumin, koboltin, kromin, kuparin, nikkelin, lyijyn ja sinkin mediaanipitoisuudet ovat taajamissa suuremmat kuin taajamien ulkopuolella moreeni- ja hiekkamailla. Taajamanäytteiden joukossa on hienojakoisia täyttömaita, joiden pitoisuuksia voi verrata savien pitoisuuksiin. Taajamanäytteissä on enemmän hiiltä ja orgaanista ainetta kuin taajamien ulkopuolelta otetuissa näytteissä. Maaperän orgaaninen aines sitoo itseensä muun muassa lyijyä, elohopeaa ja kadmiumia. Lisäksi metalleja on joutunut taajamien pintamaahan ihmisen toiminnasta. Ajmone-Marsanin ja Biasolin (2010) mukaan lyijy, kupari, sinkki, nikkeli, kromi, kadmium ja elohopea ovat kaikkialla maailmassa tavanomaisia taajamaympäristössä suhteellisen korkeina pitoisuuksina esiintyviä alkuaineita. Hämeenlinnassa suurimmat lyijypitoisuudet mitattiin erilaisilta täyttömailta otetuista näytteistä (kuva 11). Kuva 11. Hämeenlinnan taajamien pintamaan lyijypitoisuus jaoteltuna maalajin mukaan. Kynnysarvo on 60 mg kg -1. Maailmalla on tehty lukuisia tutkimuksia taajama-alueiden alkuainepitoisuuksista, mutta näytteenotto- ja analyysimenetelmät vaihtelevat. Siksi tulosten vertaaminen on vaikeaa. Ajmone- Marsan ja Biasoli (2010) tekivät vertailun keskipitoisuuksista 94 kaupungissa ja he esittivät tilastollisen tarkastelun perusteella rajoja suurille alkuainepitoisuuksille taajamaympäristössä. Yli 10 mg kg -1 keskimääräinen arseenipitoisuus on Ajmone-Marsanin ja Biasolin (2010) vertailun mukaan kansainvälisesti suuri arseenipitoisuus. Hämeenlinnan 40 taajamanäytteen arseenipitoisuuk-

23 20 sien keskiarvo on 12,5 mg kg -1, joten Hämeenlinnan pintamaan arseenipitoisuutta voidaan pitää kansainvälisestikin suurena. Kromille kansainvälisenä rajana pidettiin tilastollisen tarkastelun perusteella arvoa 40 mg kg -1, Hämeenlinnan taajamanäytteiden kromipitoisuuksien keskiarvo on 39,2 mg kg -1. Kuparille raja oli 30 mg kg -1, Hämeenlinnan näytteiden keskiarvo on 27,6 mg kg -1. Muiden tutkittujen alkuaineiden keskipitoisuudet olivat Hämeenlinnan taajamien pintamassa kansainväliseen tutkimukseen verrattuna pieniä. Taulukko 8. Hämeenlinnan kaupungin alueen taajamista otettujen 0 25 cm pintamaanäytteiden phmääritysten ja alkuainepitoisuuksien tilastolliset tunnusluvut. Näytemäärä on 40. Keskiarvo Mediaani Maksimi ph 4,7 4,7 6,1 Ag mg/kg 0,189 0,135 0,840 Al mg/kg As mg/kg 12,5 10,2 32,2 B mg/kg <5 7,31 Ba mg/kg 77,1 63,6 183,0 Be mg/kg 0,502 0,470 1,05 Bi mg/kg 0,261 0,260 0,540 C % 2,55 2,38 11,2 Ca mg/kg Cd mg/kg 0,178 0,170 0,420 Co mg/kg 11,5 10,6 29,2 Cr mg/kg 39,2 36,1 74,1 Cu mg/kg 27,6 26,7 55,2 Fe mg/kg Hg mg/kg 0,039 0,032 0,288 K mg/kg Mg mg/kg Mn mg/kg Mo mg/kg 1,21 1,16 2,29 Na mg/kg Ni mg/kg 18,4 17,8 38,3 P mg/kg Pb mg/kg 15,3 10,6 52,8 Rb mg/kg 38,0 31,2 91,2

24 21 S mg/kg Sb mg/kg 0,223 0,210 0,520 Se mg/kg 0,304 0,250 1,79 Sn mg/kg 1,39 1,18 3,90 Sr mg/kg 16,7 16,6 38,3 Th mg/kg 5,43 5,15 9,44 Ti mg/kg Tl mg/kg 0,221 0,195 0,470 U mg/kg 1,95 1,77 5,60 V mg/kg 47,7 45,6 92,6 Zn mg/kg 85,5 78,1 215 Taulukossa 9 on esitetty Hämeenlinnan taajama-alueiden maaperän suurimmat suositellut taustapitoisuudet PIMA-asetuksessa mainituille metalleille ja puolimetalleille. SSTP-arvoja on verrattu Tampereen kaupunkiseudun taajamien pintamaille suositeltuihin taustapitoisuuksiin. Koboltin suurin suositeltu taustapitoisuus on Hämeenlinnassa 24 mg kg -1, mikä on suurempi kuin PIMAasetuksen kynnysarvo. Myös Tampereen kaupunkiseudun taajamissa kobolttipitoisuudet ovat kynnysarvoa suurempia. Tampereen kaupunkiseudun taajamissa myös lyijyn ja sinkin taustapitoisuudet ylittivät PIMA-asetuksen kynnysarvon toisin kuin Hämeenlinnassa. Arseenin suurin suositeltu taustapitoisuus on Hämeenlinnan taajamien maaperässä 32 mg kg -1, mikä on suurempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo ja suurempi kuin Tampereen kaupunkiseudun taajamille suositeltu SSTP-arvo. Taulukko 9. Hämeenlinnan taajamien ja Tampereen kaupunkiseudun taajamien maaperän suurimmat suositellut taustapitoisuudet (SSTP)sekä PIMA-asetuksen (VNA 214/2007) kynnysarvot. SSTP SSTP Hämeenlinna Tampereen kaupunkiseutu Kynnysarvo Cd mg/kg Co mg/kg Cr mg/kg Cu mg/kg Ni mg/kg Pb mg/kg Sb mg/kg 0,52 1,0 2 V mg/kg Zn mg/kg As mg/kg Hg mg/kg 0,10 0,11 0.5

25 22 Tutkittujen orgaanisten haitta-aineiden eli PAH- ja PCB-yhdisteiden pitoisuudet olivat pieniä Hämeenlinnan taajamien pintamaassa. Lähes kaikki mittaustulokset jäivät alle analyysimenetelmän määritysrajan. Taustapitoisuudet eivät ylitä PIMA-asetuksen kynnysarvoja. Suurimmat pitoisuudet mitattiin keskustan alueelta neljästä näytteestä (kuva 12): Pisteen TTTA PAH-summa oli 1390 µg kg -1, pisteen TTTA PAH-summa 1690 µg kg -1, pisteen TTTA PAH-summa 6160 µg kg -1 ja bentso(a)pyreenipitoisuus 460 µg kg -1 sekä pisteen TTTA PCB-summapitoisuus 3066 µg kg -1 ja PAH-summa 520 µg kg -1. Kuva 12. Hämeenlinnan keskustan maaperänäytteet, joiden PAH- tai PCB-pitoisuus on tavanomaista suurempi. Pohjakartta Maamittauslaitos, lupanro MML/VIR/TIPA/217/10. 5 JOHTOPÄÄTÖKSET Kanta-Hämeen ja Hämeenlinnan kaupungin taajamien maaperän arseenipitoisuudet ovat suuremmat kuin maaperän tavanomaiset arseenipitoisuudet muualla Suomessa ja PIMA-asetuksen (214/2007) kynnysarvot ylittyvät kaikissa maalajeissa. Taajamien pintamaille laskettu suurin suositeltava taustapitoisuus 32 mg kg -1 on suurempi kuin Tampereen kaupunkiseudun taajamien vastaava taustapitoisuus. Useiden metallien pitoisuudet ovat tavanomaista suurempia Kanta-Hämeen pohjoisosassa ja Hämeenlinnan taajama-alueilla. Taajamien ulkopuolelta otettujen moreeninäytteiden analyysitulosten perusteella lasketut metallien suurimmat suositellut taustapitoisuusarvot eivät ylitä PIMAasetuksen kynnysarvoja, mutta taajamien maaperässä koboltin suurin suositeltu taustapitoisuus 24 mg kg -1 ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvo 20 mg kg -1. Hämeenlinnassa on arseenille ja koboltille syytä käyttää taustapitoisuuksia kynnysarvojen tilalla maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnissa.

26 23 Hämeenlinnan taajamien maaperänäytteistä määritettiin myös PAH- ja PCB-yhdisteiden pitoisuudet. Näiden orgaanisten haitta-aineiden pitoisuudet olivat pääosin pieniä. Kiitokset Tutkija Mikael Eklund GTK:sta suunnitteli taajamien ulkopuolelta otettujen näytteenottopisteiden sijainnin ja atk-suunnittelija Heimo Savolainen Hämeenlinnan kaupungin alueelta kerättyjen näytepisteiden sijainnin. Hämeenlinnan kaupunki on toimittanut näytteenoton suunnittelussa käytettyä karttamateriaalia ja kommentoinut näytteenottosuunnitelmaa sekä järjestänyt tilat hankkeen aloituskokoukselle ja näytteenottokurssille. Mikael Eklund on määritellyt arseeni- ja metalliprovinssien rajaukset ja Heimo Savolainen on tarkentanut Etelä-Pirkanmaan arseeniprovinssin rajoja. Tauno Valli, Kari Jauhiainen ja Hannu Pelkonen GTK:sta vastasivat näytteenotosta. Geologi Samrit Luoma on osallistunut raportissa esitettyjen karttojen tekoon. Ympäristötarkastaja Reijo Hemilä ja ympäristö- ja terveystarkastaja Terhi Laine Hämeenlinnasta sekä geologi Jaana Jarva GTK:sta esittivät rakentavia kommentteja raportin käsikirjoitukseen. Kirjallisuusluettelo Ajmone-Marsan, F. & Biasioli, M Trace elements in soils of urban areas. Water, Air and Soil Pollution 213, Backman, B., Luoma, S., Ruskeeniemi, T., Karttunen, V., Talikka, M. & Kaija, J Natural Occurrence of Arsenic in the Pirkanmaa Region in Finland. Geologian tutkimuskeskus, Erikoisjulkaisut 82 s. Bølviken, B., Bergström, J., Björklund, A., Kontio, M., Lehmuspelto, P., Lindholm, T., Magnusson, J., Ottesen, R.T., Steenfelt, A. & Volden, T Geochemical Atlas of Northern Fennoscandia. Scale 1: Mapped by the Geological Surveys of Finland, Norway and Sweden in co-operation with the Swedish Geological Co. and the Geological Survey of Greenland, Uppsala-Espoo-Trondheim. Korsnäs Offset Kb. 19 p., 155 app. maps. Hatakka, T., (toim.), Tarvainen, T., Jarva, J., Backman, B., Eklund, M., Huhta, P., Kärkkäinen, N., Luoma, S Pirkanmaan maaperän geokemialliset taustapitoisuudet. Summary: Geochemical baselines in Pirkanmaa area. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti Geological Survey of Finland, Report of Investigation 182 Koljonen, T Results of the mapping. In: Koljonen, T. (ed.) Suomen geokemian atlas, osa 2: moreeni - The Geochemical Atlas of Finland, Part 2: Till. Geological Survey of Finland, Espoo, pp Kuusisto, E., Tarvainen, T. & Huhta, P Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Satakunnan alueella. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti S41/1141/2007/1. 22 s. Kähkönen, Y Svekofenniset liuskealueet merestä peruskallioksi. Sivut teoksessa Lehtinen, M., Nurmi, P. & Rämö, T. (toim.) 3000 vuosimiljoonaa. Suomen kallioperä. Helsinki: Suomen Geologinen Seura. 375 s. Reimann, C., Äyräs, M., Chekushin, V. A., Bogatyrev, I.V., Boyd, R., de Caritat, P., Dutter, R., Finne, T.E., Halleraker, J. H., Jæger, Ø., Kashulina, G., Lehto, O., Niskavaara, H., Pavlov, V. A., Räisänen, M.L., Strand, T., Volden, T Environmental geochemical atlas of the central Barents region. Trondheim: Geological Survey of Norway. 745 p. Reimann, C., Siewers, U., Tarvainen, T., Bityukova, L., Eriksson, J., Gilucis, A., Gregorauskiene, V., Lukashev, V., Matinian, N.N. & Pasieczna, A Agricultural Soils

27 in Northern Europe : A Geochemical Atlas.- Geol. Jb. Sonderheft SD 5 : 1-270; Hannover. ISBN X. Salminen, R. (ed.) Alueellinen geokemiallinen kartoitus Suomessa vuosina English Summary: Regional geochemical mapping in Finland in Geological Survey of Finland, Report of Investigation p. Salminen, R. (ed.); Batista, M. J.; Bidovec, M.; Demetriades, A.; De Vivo, B.; De Vos, W.; Duris, M.; Gilucis, A.; Gregorauskiene, V.; Halamic, J.; Heitzmann, P.; Lima, A.; Jordan, G.; Klaver, G.; Klein, P.; Lis, J.; Locutura, J.; Marsina, K.; Mazreku, A.; O'Connor, P. J.; Olsson, S. Å.; Ottesen, R.-T.; Petersell, V.; Plant, J. A.; Reeder, S.; Salpeteur, I.; Sandström, H.; Siewers, U.; Steenfelt, A.; Tarvainen, T Geochemical atlas of Europe. Part 1: Background information, methodology and maps. Espoo: Geological Survey of Finland. 525 p. Salminen, R., Kukkonen, M., Paukola, T. & Töllikkö, S Chemical Composition of clays in southwestern Finland. In: S. Autio (ed.) Geological Survey of Finland, Current Research Geological Survey of Finland, Special Paper 23, Salminen, R., Tarvainen, T., Demetriades, A., Duris, M., Fordyce, F. M., Gregorauskiene, V., Kahelin, H., Kivisilla, J., Klaver, G., Klein, H., Larson, J. O., Lis, J., Locutura, J., Marsina, K., Mjartanova, H., Mouvet, C., O'Connor, P., Odor, L., Ottonello, G., Paukola, T., Plant, J. A., Reimann, C., Schermann, O., Siewers, U., Steenfelt, A., Van der Sluys, J., Vivo, B. de, Williams, L FOREGS geochemical mapping field manual. Geologian tutkimuskeskus. Opas p. + 1 app. Salminen, R., Chekushin, V., Tenhola, M., Bogatyrev, I., Glavatskikh, S.P., Fedotova, E., Gregorauskiene, V., Kashulina, G., Niskavaara, H., Polischuok, A., Rissanen, K., Selenok, L., Tomilina, O. & Zhdanova, L Geochemical Atlas of the Eastern Barents Region. Amsterdam: Elsevier. 548 p. Tarvainen, Timo The geochemical correlation between coarse and fine fractions of till in southern Finland. Journal of Geochemical Exploration 54 (3), Tarvainen, T. & Kallio, E Baselines of certain bioavailable and total heavy metal concentrations in Finland. Applied Geochemistry 17, Tarvainen, T. & Kuusisto, E Baltic Soil Survey: Finnish Results. In: Autio, S. (toim.) Geological Survey of Finland. Current Research Geological Survey of Finland, Special Paper 27, Tarvainen, T., Hatakka, T., Kumpulainen, S., Tanskanen, H., Ojalainen, J. & Kahelin, H Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Porvoon ympäristössä. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti S/41/3021/2003/1. 56 s. 1 liite. Tarvainen, Timo (toim.), Mikael Eklund, Maija-Haavisto Hyvärinen, Tarja Hatakka, Jaana Jarva, virpi Kerttunen, Erna Kuusisto, Jukka Ojalainen & Eeva Teräsvuori Alkuaineiden taustapitoisuudet pääkaupunkiseudun kehyskuntien maaperässä. Geologian tutkimuskeskus, tutkimusraportti. 40 s. Tarvainen, T. 2010a. Hämeen maaperän taustapitoisuudet. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti S41/2010/ s. Tarvainen, T. 2010b. Espoon maaperän taustapitoisuudet. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti S41/2010/ s. Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistusterpeen arvioinnista, (214/2007) annettu