Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Vihdin ja Kirkkonummen alueilla

Transkriptio

1 Espoon yksikkö, Maaperä ja ympäristö S41/232,241/26/1 Espoo Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Vihdin ja Kirkkonummen alueilla Timo Tarvainen ja Eeva Teräsvuori 26

2 S41/232,241/26/1 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO 1 2 MATERIAALIT JA MENETELMÄT Näytteenottosuunnitelma Näytteenotto Esikäsittelyt ja analytiikka Maaperänäytteet Humus Laadunvarmistus 9 3 TULOKSET Alkuaineiden pitoisuudet eri maalajeissa Alkuaineiden pitoisuudet humuksessa 13 4 POHDINTA 15 5 JOHTOPÄÄTÖKSET 23 6 KIRJALLISUUSVIITTEET 23

3 S41/232,241/26/1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä Tekijät Timo Tarvainen ja Eeva Teräsvuori Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Raportin nimi Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Vihdin ja Kirkkonummen alueilla Tiivistelmä Kirkkonummen ja Vihdin alueelta on kerätty pintamaa- (-25 cm) ja pohjamaanäytteitä 12 näyteprofiilista. 79 pisteestä saatiin lisäksi humusnäyte. Näyteprofiilit edustavat alueen yleisimpiä mineraalimaalajeja. Mineraalimaanäytteistä on analysoitu 31 alkuaineen kuningasvesiliukoiset pitoisuudet. Humusnäytteistä on määritetty 36 alkuaineen pitoisuudet. Tutkimuksessa selvitettiin maaperän taustapitoisuudet kasvukeskusten ympäristössä. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) geokemia, maaperä, kemialliset analyysit, Vihti, Kirkkonummi, raskasmetallit, taustapitoisuudet, humus Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Kirkkonummi ja Vihti Karttalehdet 232 ja 241 Muut tiedot Arkistosarjan nimi Geokemia Kokonaissivumäärä 25 Kieli suomi Yksikkö ja vastuualue Espoon yksikkö, Maaperä ja ympäristö Allekirjoitus/nimen selvennys Arkistotunnus S41/232,241/26/1 Hinta Hanketunnus 2831 Allekirjoitus/nimen selvennys Julkisuus julkinen

4 S41/232,241/26/1 1 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin kesällä 25 keräämällä ja analysoimalla Vihdin ja Kirkkonummen alueilta 12 maaprofiilista pinta- ja pohjamaa- sekä humusnäytteitä. Profiilit edustivat alueen yleisimpiä maalajeja. Näytteistä analysoitiin kuningasvesiliukoisia pitoisuuksia. Kuningasvesiliuotusmenetelmää on yleisesti käytetty maanäytteiden analyyseissä geokemian kartoitusprojekteissa ja pilaantuneiden maiden arvioinnissa. 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. 23). Samoja menetelmiä käytettiin edellisenä vuonna Hyvinkäältä Sipooseen ulottuneella tutkimusalueella (Tarvainen ym. 25). Tavoite oli tuottaa ensivaiheessa kasvukeskusten ympäristöviranomaisille päätöksenteossa tarvittavaa tietoa geologiasta ja diffuusista ilmalaskeumasta peräisin olevien haitallisten aineiden taustapitoisuuksista. Taustapitoisuustietoja tarvitaan muun muassa maa-alueiden pilaantuneisuutta arvioitaessa ja tulevan puhdistamolietedirektiivin soveltamiseen. GTK on tehnyt kaksi suurta valtakunnallista moreenigeokemiallista kartoitusta: suuralueellisen kartoituksen näytteenottotiheydellä 1 näyte/3 km 2 (Koljonen 1992) ja alueellisen kartoituksen tiheydellä 1 näyte/4 km 2 (Salminen 1995). Molemmissa kartoituksissa on kerätty näytteitä ainoastaan (lähes) muuttumattomasta pohjamaasta. Molemmissa kartoituksissa on analysoitu <,6 mm raekoko, analytiikassa uuttomenetelmä 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 9 näytteen otos, joista on määritetty kuningasvesiliukoisten pitoisuuksien lisäksi ammoniumasetaatti-edta-uuttoon perustuvat pitoisuudet (Tarvainen ja Kallio 22). Laajimmissa valtakunnallisissa maaperägeokemiallisissa kartoituksissa on käytetty näytemateriaalina moreenia, joka on Suomen yleisin maalaji. Vuosina koottiin kansainvälisen Baltic Soil Survey -hankkeen yhteydessä näytteitä noin 13 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 1999 (Tarvainen ja Kuusisto 1999). Kaikkien kymmenen Itämeren maan maatalousmaiden geokemiallisen kartoituksen tulokset julkaistiin vuonna 23 (Reimann ym. 23). 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). Lapista on tehty geokemiallista maaperäkartoitusta lisäksi Pohjoiskalottihankkeen (Bølviken ym. 1986), Kuolan ekogeokemian hankkeen (Reimann ym. 1998) ja Barentsin ekogeokemiallisen

5 S41/232,241/26/1 2 kartoitushankkeen yhteydessä (Salminen ym. 24). Koko Suomi oli mukana Euroopanlaajuisessa FOREGSin geokemiallisessa kartoituksessa (Salminen ym. 25). Tämän tutkimuksen tarkoitus on selvittää 31 alkuaineen taustapitoisuudet eri maalajien pintaosassa ja muuttumattomassa pohjamaassa sekä humuksessa Vihdin ja Kirkkonummen alueella. 2 MATERIAALIT JA MENETELMÄT 2.1 Näytteenottosuunnitelma Näytteenottosuunnitelma perustui 1:2 -mittakaavaisiin numeerisiin maaperäkarttoihin. Tutkimusassistentti Mikael Eklund valitsi geologi Jukka Ojalaisen opastamana maaperäkartoilta näytteenottoprofiilien paikat. Maalajit valittiin maaperäkarttojen vallitsevien maalajien perusteella. 39 profiilia tehtiin karkeisiin lajittuneisiin maalajeihin (hiekka, sora), 42 profiilia kaivettiin moreenimaahan ja 39 savikoille. Paikkoja ei valittu asutuskeskuksista eikä sellaisilta alueilta, joissa voisi olla poikkeuksellisen suurta ihmisen toiminnasta aiheutuvaa kuormitusta. Näytteenottopisteet on valittu samalla menetelmällä, jota käytettiin Porvoon ympäristön tutkimuksessa (Tarvainen ym. 23). Maaperäkartoituksessa tehdyt yleistykset hankaloittavat tämänkaltaisen näytteenottosuunnitelman tekoa pelkästään maaperäkartan perusteella, mutta kokenut kartoittaja osaa tarkentaa suunnitelmaa peruskartan perusteella. Näytepisteiden lopullisessa yksityiskohtaisessa sijoittelussa tehtiin myös peruskarttaan ja alueen tuntemukseen perustuvaa detaljitulkintaa maaperästä. Sillä pyrittiin varmistamaan se, että valitut näytepisteet todella edustaisivat maaperäkartalla esitettyä maalajia. Kartoitusperusteista johtuen (mm. kuvion minimikoko 2 ha, kartoitussyvyys on 1 metri) esim. moreenialueella saattaa olla hiekkaisempi osa-alue tai sitä peittää paikoin alle metrin savikerros. Savialueella saattaa olla peittävä liejukerros, jota ei kartoitusperusteiden vuoksi ole voitu ottaa huomioon lopullisissa maaperäkartoissa. Kallioisella alueella moreeniksi kartoitetulla kuviolla kallionpinta saattaakin tulla vastaan yllättävän pinnassa näytettä otettaessa. Näytteenottajalle jää vastuu näytepisteen paikan lopullisesta valinnasta. Kaikkea ei voi ottaa huomioon karttojen ja muiden aineistojen perusteella: kaikkia sähkölinjoja ei ole kartoilla, tiet voivat olla kartasta poiketen suljettu puomeilla tai maalaji ei ole sitä, mitä maaperäkartan perusteella voisi odottaa. Näytteenottajien työkartoille merkittiin näytepisteet sadan metrin säteisellä ympyrällä, jonka puitteissa voitiin liikkua ja tarvittaessa laajemminkin. Lisäksi näytteenottokarttoihin sijoitettiin muutamia varapisteitä. Yhteensä maaperäprofiileja kaivettiin 12 kpl (kuva 1). Näistä kaikista kerättiin pintamaanäyte ( - 25 cm) ja pohjamaanäyte. 79 näytepisteestä saatiin lisäksi humusnäyte. Savikoista suurin osa oli viljeltyjä, joten niissä ei ollut humuskerrosta. Yleisesti ottaen pohjamaa kuvastaa geologiaa, pintamaassa ja humuksessa näkyy lisäksi ihmisen aiheuttama hajakuormitus (ilmasta tuleva laskeuma, pellolla myös lannoitteiden vaikutus).

6 S41/232,241/26/1 3 Vihti Näytepisteet Taajamageokemia 25 Maalaji Hk/Sr Moreeni Savi Kir Kuva 1. Vihdin ja Kirkkonummen näytteenottopisteet vuonna 25 ja niiden maalajit. Kir = Kirkkonummi. Kuntarajat Maanmittauslaitos, lupa nro 13/MYY/6. Vihdin ja Kirkkonummen alueelta kerättiin vuonna 25 rinnakkaisnäytteet kuudesta profiilista (neljästä humusnäytteestä ja kuudesta sekä pinta- että pohjamaanäytteestä eli yhteensä 16:sta näytteestä). Vihdin ja Kirkkonummen rinnakkaisnäytteet analysoitiin samoin kuin varsinaiset näytteet. Valitun näytteenotto- ja analyysimenetelmän edustavuutta oli testattu perusteellisemmin geologisesti samankaltaisella alueella Porvoon ympäristössä rinnakkaisnäytetutkimuksella. Porvoon tutkimuksessa (Tarvainen ym. 23) kerättiin 3 paikasta varsinaisen näytteen lisäksi rinnakkaisnäyte. Sekä varsinainen että rinnakkaisnäyte analysoitiin kaksi kertaa. Porvoossa tehdys-

7 S41/232,241/26/1 4 sä tutkimuksessa kuningasvesiuuton lisäksi määritettiin todelliset kokonaispitoisuudet ja ammoniumasetaatti-liukoiset pitoisuudet. 2.2 Näytteenotto Näytteenottomenettely oli kehitetty FOREGSin geokemiallisen kartoitushankkeen pohjalta (Salminen ym. 1998). Keskeiset erot FOREGSin näytteenotto-oppaaseen olivat seuraavat: näytemateriaaleina käytettiin vain maaperä- ja humusnäytteitä, näytepaikat oli valittu edustamaan eri maalajeja, näytteen koko oli hieman pienempi kuin FOREGSissa, maatalousmaita otettiin mukaan, maaperänäytteitä ei otettu kenttäyhdistelmänä 3-5 kuopasta vaan yhdestä kuopasta, hakkeessa ei käytetty FOREGSin kenttäkorttia vaan Porvoon hankkeelle kehitettyä korttia. Näytteenottajat tulivat GTK:n geopalveluyksiköstä. Tutkimusassistentti Mikael Eklund ja erikoistutkija Timo Tarvainen antoivat näytteenottajille ohjeistusta. Näytetunnukset olivat muotoa TTTA-25-X.1, TTTA-25-X.2 ja TTTA-25-X.3, missä X oli juokseva numero ja pisteellä erotettu osa kuvasi näytemateriaalin: 1 = humus, 2 = pintamaa - 25 cm ja 3 = muuttumaton pohjamaa. Siis esimerkiksi näyte TTTA on paikan numero 211 humusnäyte ja näyte TTTA on 252. näytepaikan pintamaanäyte. Humusnäytteet koottiin viidestä osanäytteestä 5 m x 5 m alueelta karttaan merkityn pisteen ympäriltä. Humusnäytteitä ei voi ottaa kaikista paikoista, esim. pelloilta. Näytteitä ei kerätty paikallisesta painanteesta. Paras paikka on metsässä pieni aukko puiden välissä. Näytteet kerättiin humusnäytteenottimella, näytteenottajat käyttivät talkittomia hansikkaita. Tuorehumus, juuret, kivet ja mineraaliaines poistettiin näytteenottimella otetusta kakusta, tumma maatunut humus laitettiin näytepussiin ja toimitettiin laboratorioon kuivattavaksi. Pinta- ja pohjamaanäytteet kerättiin kaikista paikoista. Kuopat tehtiin lapiolla ja pohjamaanäyte kerättiin ennen pintamaanäytettä. Pohjamaanäyte otettiin 25 cm paksuisesta kerroksesta muuttumattomasta pohjamaasta (C horisontti), kerros on 3 cm - 1 cm välillä. Yleensä sopiva kerros oli 5 cm - 75 cm syvyydellä. Tässä työssä pintamaalla tarkoitettiin mineraalista pintamaata mahdollisen humuskerroksen alla. Näytteeksi valittiin ylin - 25 cm mineraalimaakerros. Pelloilla se on muokkauskerros, metsässä se on yhdistelmä vaaleaa (tai humuksen tummaksi värjäämää) huuhtoutumiskerrosta ja ruskeaa rikastumiskerrosta. Näytepussi kerättiin täyteen ympäri kuoppaa. Joka paikalta otettiin kaksi valokuvaa: toinen yleiskuva maisemasta kuopan ympärillä, toinen lähikuva kuopasta (esimerkki kuvat 2 ja 3). Näytteet tuotiin GTK:n Espoon laboratorioon kerran viikossa. Näytteet kuivattiin <4 o C:ssa mahdollisimman pian näytteiden saapumisen jälkeen.

8 S41/232,241/26/1 5 Kuva 2. Yleiskuva näytteenottopisteen 278 ympäristöstä. Kuva 3. Lähikuva näytteenottokuopasta 278 Kirkkonummelta.

9 S41/232,241/26/ Esikäsittelyt ja analytiikka Maaperänäytteet Kaikki määritykset tehtiin kuivatuista (<4 o C) ja <2 mm:n fraktioon seulotuista näytteistä. phmääritystä varten näytteet uutettiin,1 M CaCl 2 :lla ja ph määritettiin Radiometer ion 85 phmittarilla. Taulukko 1. Mineraalimaanäytteistä tehdyt alkuainemääritykset määritysrajoineen. Alkuaine Määritysraja Menetelmäkoodi mg/kg Ag,2 512M Al 5 512P As,1 512U B 5 512P Ba 1 512P Be,5 512M Bi,1 512M Ca 5 512P Cd,1 512M Co,5 512P Cr 1 512P Cu,5 512M/512P K 5 512P Mg P Mn 1 512P Mo,2 512M Na 5 512P Ni 2 512P P 2 512P Pb 5 512P S 5 512P Sb,2 512M Se 1 512M Sn,5 512M Fe 5 512P Sr 1 512P Ti 2 512P Tl,3 512M U,1 512M V 1 512P/512M Zn 3 512P

10 S41/232,241/26/1 7 Suurinta alkuaineiden pitoisuutta, mikä luonnossa maaperästä äärimmäisen happamissa olosuhteissa voi liueta, arvioitiin uuttamalla näytteet kuningasvedellä 9 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, Be, Bi, Cd, Cu, Mo, Sb, Se, Sn, Tl, U ja V ICP-MS:lla (Perkin Elmer Sciex Elan 6). As-pitoisuudet määritettiin GF- AAS:lla (Perkin Elmer SIMAA-6). Al, B, Ba, Ca, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, S, Sr, Ti, V ja Zn määritettiin ICP-AES:lla (Thermo Jarrel Ash Iris). Määritysrajat on esitetty taulukossa 1. Elohopea määritettiin seulotusta <2 mm näytteestä pyrolyyttisesti Hg-analysaattorilla (AMA 254). Näytteet kuivattiin alle 4 o C lämpötilassa. Hiilipitoisuus määritettiin jauhetuista näytteistä Eltra CS5-analysaattorilla Humus Kuivattuja (<4 o C) näytteitä esihienonnettiin puristelemalla näytteitä varovasti käsin näytepussin läpi. Näytteet seulottiin <2 mm:n fraktioon, jotka seulottiin uudestaan <2 mm:n fraktioon. Näin menetellen pyrittiin poistamaan näytteistä niiden mahdollisesti sisältämä näytteeseen kuulumaton aines (esimerkiksi juuret ja maatumattomat oksankappaleet). Alkuainemäärityksiä varten näytteet uutettiin väkevällä typpihapolla mikroaaltouunissa (CEM Mars 5). Elohopea määritettiin liuoksesta kylmähöyry-atomiabsorptiotekniikalla (CV-AAS, Perkin Elmer FIMS 4). Al, Ca, Fe, K, Mg, Mn, Na, P, S, Si, Ti ja Zn- pitoisuudet määritettiin induktiivisesti kytketyllä plasma-atomiemissiospektrometrilla (ICP-AES, Thermo Jarrel Ash Iris). Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mo, Ni, Pb, Rb, Sb, Se, Sr, Th, Tl, U ja V määritettiin induktiivisesti kytketyllä plasma-massaspektrometrilla (ICP-MS, Perkin Elmer Sciex Elan 6). ph:n määritystä varten näytteet uutettiin,1 M CaCl 2 :lla ja ph määritettiin Radiometer ion 85 ph-mittarilla. Hehkutushäviön määritys on tehty gravimetrisesti (1 C). Näytteet on kuivattu ennen hehkutusta +15 C:ssa 2 tuntia ja hehkutettu +85 C:ssa 2 tuntia. Hehkutushäviö LOI on laskettu % kuivapainosta. Hiilipitoisuus on määritetty hiilianalysaattorilla akaattipannussa jauhetuista näytteistä. Yhteenveto humusnäytteistä tehdystä analytiikasta määritysrajoineen on esitetty taulukossa 2.

11 S41/232,241/26/1 8 Taulukko 2. Humusnäytteistä tehdyt määritykset määritysrajoineen. Alkuaine tai parametri Määritysraja Yksikkö Menetelmäkoodi Ag,1 mg/kg 53M Al 2 mg/kg 53Pp As,2 mg/kg 53M B,5 mg/kg 53M Ba,5 mg/kg 53M Be,1 mg/kg 53M Bi,1 mg/kg 53M C,2 % 811L Ca 1 mg/kg 53Pp Cd,1 mg/kg 53M Co,2 mg/kg 53M Cr,2 mg/kg 53M Cu,2 mg/kg 53M Fe 1 mg/kg 53Pp Hg,4 mg/kg 53H K 5 mg/kg 53Pp Li,8 mg/kg 53M LOI (85 C),1 % 813G Mg 5 mg/kg 53Pp Mn 1 mg/kg 53Pp Mo,1 mg/kg 53M Na 2 mg/kg 53Pp Ni,3 mg/kg 53M P 3 mg/kg 53Pp Pb,2 mg/kg 53M ph,1 ph 29I Rb,1 mg/kg 53M S 1 mg/kg 53Pp Sb,2 mg/kg 53M Se,5 mg/kg 53M Si mg/kg 53Pp Sr,1 mg/kg 53M Th,2 mg/kg 53M Ti,5 mg/kg 53Pp Tl,1 mg/kg 53M U,1 mg/kg 53M V,2 mg/kg 53M Zn,4 mg/kg 53Pp

12 S41/232,241/26/ Laadunvarmistus Vihdin ja Kirkkonummen alueen näytteenottoa oli edeltänyt pilottitutkimus Porvoon ympäristössä samantyyppisessä geologisessa ympäristössä. Porvoon pilottitutkimuksessa 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 3 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. Nämä tulokset on raportoitu aiemmin (Tarvainen ym. 23). Vihdin ja Kirkkonummen alueelta otettiin kuudesta profiilista (neljästä humusnäytteestä ja kuudesta sekä pinta- että pohjamaanäytteestä eli yhteensä 16:sta näytteestä) rinnakkaisnäytteet, jotka analysoitiin samaan tapaan kuin varsinaiset näytteet. Lisäksi GTK:n kemian laboratorio sovelsi omaa tavanomaista laadunvarmistustaan. 3 TULOKSET 3.1 Alkuaineiden pitoisuudet eri maalajeissa Tässä osassa tarkastellaan alkuaineiden esiintymistä eri maalajeissa. Eri maankäyttömuotoja ei ole eroteltu, mutta savet ja peltomaat ovat likimain yhteneviä. Vihdin ja Kirkkonummen alueen geokemiallisessa kartoituksessa on kerätty näytteitä seuraavista maaperäkartoituksessa erotelluista maalajeista: 1. Moreeni. 2. Karkeat lajittuneet mineraalimaat (sora ja hiekka). 3. Hienoaines (pääasiassa savea). Maaperäkartoissa on eroteltu myös paljastuneet tai lähes paljastuneet kalliomaat ja eloperäiset soiden turvekerrostumat, näistä ei kerätty näytteitä tässä tutkimuksessa. Tässä kappaleessa tarkastellaan analysoitujen alkuaineiden määrällistä esiintymistä eri mineraalimaalajeissa. Moreeniluokka voi sisältää pohjamoreenin lisäksi moreenimuodostumanäytteitä. Sora- ja hiekkanäytteet edustivat yhteistä karkeiden lajittuneiden luokkaa ja savi oli omana luokkanaan. Tutkimusalueella maatalouden piirissä olevat peltomaat sijaitsevat jokilaaksoissa ja ovat pääasiassa hieman toisistaan poikkeavia savikoita. Yhteistä niille on saveslajitteen (alle,2 mm) runsaus. Moreenit ovat tasaisesti jakautuneet edellä mainittujen laaksojen ylevämmille laidoille ja kallioalueiden rinteille. Lajittuneet sorat ja hiekat sijaitsevat harjujen ja niistä levinneiden deltamaisten muodostumien yhteydessä.

13 S41/232,241/26/1 1 Ympäristötieteissä mineraalimaalajien alkuainepitoisuuksia määritettäessä analysoidaan usein näytteen alle 2 mm:n lajitteesta alkuaineen kuningasveteen liukeneva osa. Tämä osuus kuvastaa alkuaineen maasta luonnonolosuhteissa irtoavaa osuutta. Tässä luvussa tarkastellaan tuloksia, jotka on saatu kuningasvesiuuttoa käyttäen. Maaperän alkuainepitoisuuksiin vaikuttaa merkittävästi maannostumisprosessi. Ilma, vesi ja ravinteita käyttävät organismit muuttavat maa-aineksen kemiallista koostumusta ja synnyttävät maannoksen. Suomi kuuluu kosteaan ja viileään ilmastovyöhykkeeseen, jossa sateena maan pinnalle tulevan veden määrä on huomattavasti suurempi kuin siitä haihtuvan, joten maaperän yläosasta liukenevat aineet kulkevat maaperässä pinnalta alaspäin. Tällaisissa ilmasto-olosuhteissa kehittyy ns. podsol-maannos, joka on yleisin maannostyyppi mm. metsäisillä moreenimailla. Podsol on kerroksellinen, yleensä alle puolimetriä paksu maannos, joka kehittyy parhaiten huokoisiin, vettä läpäiseviin maalajeihin. Ylin, eloperäinen karikekerros koostuu lähinnä kasvinjäänteistä, jotka muuttuvat vähitellen humukseksi. Tällöin muodostuu orgaanisia happoja, jotka yhdessä hiilihapon kanssa liuottavat mineraalimaasta mm. rautaa, alumiinia ja muita alkuaineita, ja siirtävät niitä maannosprofiilissa alaspäin. Jäljelle jää tuhkanharmaa, lähinnä kvartsia ja maasälpää sisältävä, huuhtoutumiskerros. Sen alaosassa happamuus vähenee ja liuenneena kulkeutuneet alkuaineet, lähinnä rauta, alumiini ja orgaaniset yhdisteet, saostuvat rikastumiskerrokseksi. Alaspäin mentäessä rikastumiskerros vaihettuu vähittäin mineraalimaaksi, jossa kemialliset muutokset ovat vähäisiä. Maakerrostuman pohjaosista otetut mineraalimaanäytteet edustavat yleisesti ottaen geologiaa, pintamaa- ja humusnäytteissä näkyy lisäksi ihmistoiminnan vaikutus. Humusnäytteiden pitoisuuksissa korostuu selvemmin ilmaperäisen kuormituksen vaikutus (esim. liikenteen ja teollisuuden päästöt), kun pintamaanäytteiden pitoisuuksiin vaikuttaa lisäksi muu ihmistoiminta mm. metsien ja peltojen lannoitus. Alkuaineiden esiintymistä eri maalajeissa pintamaassa ja pohjamaassa on tarkasteltu erikseen. Ulkoisten maaperää muuttavien tekijöiden vaikutukset näkyvät maan pintaosissa kun taas syvemmällä maaperän laatu säilyy pitempään muuttumattomana. Taulukossa 3 on yhteenveto alkuaineiden esiintymisestä maaperän pinta- ja pohjamaanäytteissä alle kahden mm lajitteessa. Eri alkuaineiden pitoisuudet on määritetty kuningasvesiuutosta (AR). Alkuaineiden pitoisuuserot eri maalajeissa ovat selviä. Mediaaniarvoja vertailemalla saadaan asiasta luotettava kuva, eivätkä yksittäiset, muusta aineistosta suuresti poikkeavat, arvot vaikuta tulokseen. Alkuaineiden pitoisuudet savinäytteissä ovat suurimmat niin pintamaassa kuin pohjamaassakin rikkipitoisuutta lukuun ottamatta. Rikin korkein mediaaniarvo on moreenimaiden pohjaosassa, tosin ero savien vastaavaan on pieni. Yleensä alkuainepitoisuudet savissa ovat moninkertaiset moreenin ja karkeiden lajittuneiden ainesten vastaaviin pitoisuuksiin verrattuna. Seuraavaksi korkeimmat alkuainepitoisuudet ovat moreeneissa. Alhaisimmat pitoisuudet ovat lajittuneissa mineraalimaanäytteissä. Pintamaan ph-arvot olivat savimailla 4,14-6,23 (mediaani 5,5), moreenimailla 3,89-5,28 (mediaani 4,44) ja hiekkamailla 3,76-4,86 (mediaani 4,47). Pohjamaan ph-arvot olivat savimailla 3,64-6,56 (mediaani 5,5), moreenimailla 4,17-5,51 (mediaani 4,75) ja hiekkamailla 4,39-5,29 (mediaani 4,99).

14 S41/232,241/26/1 11 Taulukko 3. Vihdin ja Kirkkonummen alueen maaperänäytteiden alkuainepitoisuudet maalajeittain pinta- ja pohjamaassa. Pitoisuudet määritetty kuningasvesiuutosta (AR) <2 mm lajitteesta. Min. = Minimi, Med. = Mediaani, Ka. = Aritmeettinen keskiarvo, Maks. = Maksimi. Alkuaine Hiekka/sora Moreeni Savi Min. Med. Ka. Maks. Min. Med. Ka. Maks. Min. Med. Ka. Maks. mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Näytepaikkojen lkm Hopea (Ag) Pintamaa <,5 <,5 <,5,11 <,5,5,55,11,6,1,17,27 Pohjamaa <,5 <,5 <,5,7 <,5 <,5 <,5,16 <,5,12,123,21 Alumiini (Al) Pintamaa Pohjamaa Arseeni (As) Pintamaa,589 1,69 2,13 8,43,89 2,59 3,9 14,1 3,13 6,87 7,34 16,5 Pohjamaa,645 1,93 2,24 8,21,963 2,53 3,8 17,1 2,57 8,4 9,16 18,6 Boori (B) Pintamaa <5 <5 <5 1,4 <5 <5 <5 <5 <5 5,93 5,47 11,6 Pohjamaa <5 <5 <5 <5 <5 <5 <5 6,52 <5 7,18 7,49 16,4 Barium (Ba) Pintamaa 7,44 16,9 17,7 43, 9,35 24,4 29,1 93,6 7, Pohjamaa 8,9 2,1 2,1 48,3 9,74 23,2 29, , Beryllium (Be) Pintamaa,8,2,241,62,5,365,38,86,32,99,981 1,92 Pohjamaa,8,21,214,39,1,26,339 1,3,44 1,18 1,22 2,21 Vismutti (Bi) Pintamaa,3,1,118,34,3,115,129,32,18,29,292,42 Pohjamaa,3,7,85,23,3,1,112,3,18,38,369,52 Kalsium (Ca) Pintamaa Pohjamaa Kadmium (Cd) Pintamaa <,1 <,1 <,1,1 <,1 <,1 <,1,13 <,1,13,144,27 Pohjamaa <,1 <,1 <,1 <,1 <,1 <,1 <,1,11 <,1 <,1 <,1,22 Koboltti (Co) Pintamaa 1,27 2,83 3,5 8,42 1,7 5,49 5,8 14,7 7,77 16,2 17, 31,4 Pohjamaa 1,74 3,7 3,86 9,3 1,85 4,85 5,76 18,9 8,45 2,6 21, 33,3 Kromi (Cr) Pintamaa 2,77 8,89 1,8 37, 4,46 17,9 2, ,8 55,2 55,3 11 Pohjamaa 3,95 1,6 11,9 34,3 4,99 15,3 18,8 66,6 24, 7,5 72,9 114 Kupari (Cu) Pintamaa 1,22 3,47 5,2 18,7 1,77 6,2 7,45 21,5 7,2 24,2 25,9 67,9 Pohjamaa 1,78 6,56 8,83 29,8 1,73 1,7 12, 32,1 1,6 33,5 37,6 75,5 Rauta (Fe) Pintamaa Pohjamaa Kalium (K) Pintamaa Pohjamaa Magnesium (Mg) Pintamaa Pohjamaa Mangaani (Mn) Pintamaa 19,6 76,3 87, , Pohjamaa 37,7 73,5 77, ,2 82,

15 S41/232,241/26/1 12 Alkuaine Hiekka/sora Moreeni Savi Min. Med. Ka. Maks. Min. Med. Ka. Maks. Min. Med. Ka. Maks. mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg Molybdeeni (Mo) Pintamaa <,2,27,297,64 <,2,585,639 1,98,45 1,2 1,29 3,3 Pohjamaa <,2 <,2,232,69 <,2,3,47 1,41,2,77 1,17 4,34 Natrium (Na) Pintamaa <5 75, <5 89, Pohjamaa 59,2 92, , Nikkeli (Ni) Pintamaa <2 3,9 5,56 17,3 <2 7,86 9,9 24,4 12,6 23,8 25,3 51,1 Pohjamaa 2,1 6,58 7,51 2,2 2,31 1,5 11,9 31,1 13,1 34,5 36,8 7, Fosfori (P) Pintamaa 55, , Pohjamaa Lyijy (Pb) Pintamaa <5 6,73 6,53 12,8 <5 9,61 1,2 22,4 11,6 21,2 21,7 52,9 Pohjamaa <5 <5 <5 8,2 <5 6,42 6,63 21,9 6,58 21,6 21,3 35,6 Rikki (S) Pintamaa <5 77,7 93, , , Pohjamaa <5 <5 <5 145 <5 84,4 98,3 359 <5 68, Antimoni (Sb) Pintamaa <,2,6,65,13 <,2,11,17,22 <,2,16,172,53 Pohjamaa <,2,3,34,12 <,2,5,51,13 <,2,135,139,28 Seleeni (Se) Pintamaa <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 1,29 Pohjamaa <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 1,35 Tina (Sn) Pintamaa <,5 <,5 <,5 1,34 <,5,63,721 2,5,92 1,76 1,76 3,89 Pohjamaa <,5 <,5 <,5,93 <,5 <,5,55 1,59,97 1,87 1,91 2,83 Strontium (Sr) Pintamaa 1,77 4,36 4,94 11,5 2,17 4,92 5,82 13,7 8,3 27,6 26,8 44,3 Pohjamaa 2,77 5,1 6,31 14,7 2,69 5,5 6,3 14, 13,3 3,3 31,5 51,9 Titaani (Ti) Pintamaa Pohjamaa Tallium (Tl) Pintamaa <,3,5,52,11,3,9,14,31 <,3,45,416,68 Pohjamaa <,3,5,49,1,3,8,18,54 <,3,57,537,73 Uraani (U) Pintamaa,49,84,911 2,28,53 1,23 1,44 5,72 2,21 3,98 5,31 24,4 Pohjamaa,48,99 1,38 12,1,75 1,49 1,8 5,77 3,27 4,9 5,63 12,6 Vanadiini (V) Pintamaa 4,16 13,8 16,8 44,9 5,32 26,4 28, 72,8 29,9 73,6 74,1 117 Pohjamaa 6,85 14,3 14,7 34,7 6,69 18,6 23,5 91,7 39, 9,9 9,9 133 Sinkki (Zn) Pintamaa 6,74 19,8 28,3 96,6 1,9 34,9 36,5 91,3 52,8 95,9 97,7 259 Pohjamaa 8,78 19,1 19,1 4,2 11,3 22,5 28, 78,9 49,

16 S41/232,241/26/ Alkuaineiden pitoisuudet humuksessa Humusnäytteitä otettiin 79 kpl. Peltomailla varsinaista humuskerrosta ei muodostu maanmuokkaustoimenpiteiden vuoksi, näin ollen kaikki em. humusnäytteet on otettu metsäalueilta. Humusnäytteiden analyysitulosten tunnuslukuja on esitetty taulukossa 4. Taulukossa on esitetty myös koko maan alueelta kerätyistä humusnäytteistä analysoitujen parametrien mediaanit (Salminen et al. 23). Koko maan humusnäytteiden hiilen mediaaniarvot ovat suuremmat kuin Vihdin ja Kirkkonummen alueella keskimäärin. Runsas orgaanisen aineksen määrä sitoo hyvin aineita ja estää siten niiden huuhtoutumisen alempiin maakerroksiin. Pääkaupunkiseudun kehyskuntien alueelle kohdistuu, koko maahan verrattuna, suurempi teollisuuden ja liikenteen päästöjen kuormitus, joka voidaan havaita korkeampina alkuainepitoisuuksina myös humusnäytteissä. Suuri orgaanisen aineksen määrä humuksessa sitoo hyvin raskasmetalleja, mm. myrkyllisistä aineista elohopeaa, lyijyä ja kadmiumia. Humusnäytteiden hiilipitoisuudella on merkittävä positiivinen korrelaatio elohopean (,631**), vismutin (,317**), kadmiumin (,47**), lyijyn (,45**), antimonin (,73**), fosforin (,325**) ja rikin (,875**) kanssa. Negatiivisesti hiilipitoisuus korreloi berylliumin (-,67**), koboltin (-,544**), kromin (-,59**), litiumin (-,777**), rubidiumin (-,57**), toriumin (-,484**), uraanin (-,499**), vanadiinin (-,499**), alumiinin (-,725**), raudan (-,627**), magnesiumin (-,689**) ja mangaanin (-,333**), natriumin (-,341**) sekä titaanin (-,653**) kanssa. Näytteet, joiden hiilipitoisuus ja hehkutushäviö ovat pieniä, eivät koostu pelkästään pitkälle maatuneesta humuksesta, vaan niihin on sekoittunut runsaasti mineraaliainesta, mikä selittää mm. alumiinin ja hehkutushäviön välisen negatiivisen korrelaation. Samoin happamuudella on merkittävä negatiivinen korrelaatio hehkutushäviön kanssa (-,737**): kun orgaanista hiiltä on humuksessa vähän, humushappoja muodostuu vähän ja ph pysyy korkeampana. Tämä vaikuttaa mm. alumiinin, raudan ja magnesiumin liukoisuuksiin. Kadmium-, fosfori-, lyijy- ja rikkimäärät ovat korkeampia humuksessa kuin mineraalimaassa painoyksikköä kohden.

17 S41/232,241/26/1 14 Taulukko 4. Humusnäytteiden analyysitulosten tunnuslukuja Vihdin ja Kirkkonummen alueella 25. Ka. = aritmeettinen keskiarvo, Med. = mediaani. Koko maan aineiston mediaanit Salminen et al. 23. Alkuaine, ominaisuus Vihti - Kirkkonummi -aineisto Koko maa Min. Med. Ka. Max. Med. Näytteiden lukumäärä Hopea (Ag) mg/kg,9,18,191,46,2 Alumiini (Al) mg/kg Arseeni (As) mg/kg,82 1,81 1,9 3,27 1,3 Boori (B) mg/kg 2,93 4,65 4,75 8,11 5 Barium (Ba) mg/kg 28,5 69,3 74, ,6 Beryllium (Be) mg/kg <,1,12,128,47,4 Vismutti (Bi) mg/kg <,1,25,247,4,21 Hiili (C) % 9,5 36,6 35,6 48,6 4,5 Kalsium (Ca) mg/kg Kadmium (Cd) mg/kg,19,42,447,78,32 Koboltti (Co) mg/kg,56 1,29 1,68 9,15 1,1 Kromi (Cr) mg/kg 3,13 5,92 7,38 29,1 3,9 Kupari (Cu) mg/kg 5,4 8,69 9,14 16,6 7,9 Rauta (Fe) mg/kg Elohopea (Hg) mg/kg,76,2,198,331,18 Kalium (K) mg/kg Litium (Li) mg/kg,46 2,6 2,98 16,7,6 Magnesium (Mg) mg/kg Mangaani (Mn) mg/kg 53, Molybdeeni (Mo) mg/kg,33,61,614 1,6,4 Natrium (Na) mg/kg 52,6 9, 91, Nikkeli (Ni) mg/kg 3,65 6,21 6,56 14,1 4,6 Fosfori (P) mg/kg Lyijy (Pb) mg/kg 18,4 44,5 46,5 91,4 3,8 Rubidium (Rb) mg/kg 4,68 9,23 1,6 45,9 7,4 Rikki (S) mg/kg Antimoni (Sb) mg/kg,9,41,415 1,2,24 Seleeni (Se) mg/kg <,5 <,5 <,5,92,5 Pii (Si) mg/kg Strontium (Sr) mg/kg 1,4 23,8 24,3 45,3 22,4 Torium (Th) mg/kg,53 2,16 3,11 2,1,69 Titaani (Ti) mg/kg Tallium (Tl) mg/kg,1,21,22,31,15 Uraani (U) mg/kg,2,52,618 2,74,19 Vanadiini (V) mg/kg 6,36 11,4 12,8 44,3 6,9 Sinkki (Zn) mg/kg 31, 64,5 69, ,5 ph 2,84 3,34 3,45 4,98 - Hehkutushäviö 85 C/2h (LOIX) % 17,6 72,6 69,2 94,5 -

18 S41/232,241/26/ POHDINTA Taulukoissa 5 ja 6 on Vihdin ja Kirkkonummen mineraalimaanäytteiden mediaaniarvoja verrattu metsämaanäytteiden osalta sekä Porvoon (Tarvainen ym. 23) että Suomen geokemiallista atlasta (Koljonen et al. 1992) varten ja em. kartoituksen täydentämiseksi (Tarvainen 1996) kerättyjen näytteiden tuloksiin, ja peltomaiden osalta Baltic Soil Survey -projektin Suomen näytteiden tuloksiin (Tarvainen & Kuusisto 1999). Taulukossa 7 on korrelaatiokertoimet alkuaineittain pinta- ja pohjamaanäytteiden välillä. Taulukossa 8 on esitetty alkuaineiden rikastuminen eri maakerroksiin. Alkuaineiden jakautumiseen maaperässä eri syvyyksille vaikuttavat maannostumisen ohella ihmisen toiminta, maaperän sekä alla olevan kallioperän geologia, humuksen määrä jne. Yleisesti voidaan sanoa, että pohjamaanäytteen pitoisuuksiin vaikuttaa eniten alueen geologia, humusnäytteisiin ja pintamaanäytteisiin vaikuttaa lisäksi ilman kautta tuleva laskeuma ja muu ihmistoiminnan aiheuttama hajakuormitus esim. lannoitteet. Alkuaineiden jakautumisesta maakerroksissa saadaan erilainen kuva myös, jos tarkastellaan eri analyysimenetelmin määritettyjä pitoisuuksia. Tässä tutkimuksessa on käytettävissä ainoastaan kuningasvesiliukoiset pitoisuudet. Baltic Soil Survey -projektin yhteydessä kerättiin maanäytteitä peltomailta koko Suomen alueelta (Tarvainen & Kuusisto 1999). Näytteet kerättiin sekä pintamaasta 25 cm:n että pohjamaasta 5 75 cm:n syvyydeltä ja ne analysoitiin <2 mm:n lajitteesta AR-uuttoa käyttäen. Nämä tulokset ovat vertailukelpoisia Vihdin ja Kirkkonummen alueen peltomaiden näytteistä vastaavalla menetelmällä saatujen analyysitulosten kanssa (taulukko 6). Alumiinin, arseenin, koboltin, kromin, kuparin, raudan, magnesiumin, mangaanin, molybdeenin, nikkelin, lyijyn, vanadiinin ja sinkin määrät maaperässä ovat Vihdin ja Kirkkonummen alueella selvästi suuremmat kuin koko maan peltomaanäytteissä keskimäärin. Kuningasvesiliukoista kaliumia on tutkimusalueen pintamaanäytteissä noin kuusi kertaa ja pohjamaanäytteissä noin neljä kertaa enemmän kuin koko maan näytteissä keskimäärin. Tämä johtunee Etelä-Suomen alueelle tyypillisten savipeltojen sisältämistä runsaista kiille- ja savimineraalimääristä.

19 S41/232,241/26/1 16 Taulukko 5. Vihdin ja Kirkkonummen metsämaiden pohjamaanäytteiden mediaaniarvoja, Porvoon (Tarvainen ym. 23) metsäalueilta otettujen pohjamaanäytteiden mediaaniarvoja ja koko maasta kerättyjen pohjamaanäytteiden mediaaniarvoja (Tarvainen 1996). Pitoisuudet määritetty ICP-AES:llä ja ICP-MS:llä kuningasvesiuutosta (AR) <2 mm lajitteesta. Alkuaine Vihti- Kirkkonummi, AR-uutto Med. mg/kg Porvoo, AR-uutto Med. mg/kg Koko maa, AR-uutto Med. mg/kg Näytemäärä Alumiini (Al) Arseeni (As) 2, Barium (Ba) 22,4 28,5 43,4 Kalsium (Ca) Koboltti (Co) 4,6 4,8 4,1 Kromi (Cr) 13,8 15,4 17,7 Kupari (Cu) 9,7 8,3 11,5 Rauta (Fe) Kalium (K) Magnesium (Mg) Mangaani (Mn) 82, Natrium (Na) 14 86,5 368 Fosfori (P) Strontium (Sr) 5,7 7,4 7,7 Titaani (Ti) Vanadiini (V) 16,8 2,1 22,6 Sinkki (Zn) 21,4 34,1 22,1 - ei analyysitulosta

20 S41/232,241/26/1 17 Taulukko 6. Vihdin ja Kirkkonummen peltoalueilta otettujen mineraalimaanäytteiden mediaaniarvoja ja koko maan alueelta kerättyjen mineraalimaanäytteiden mediaaniarvoja (Tarvainen & Kuusisto 1999). Pitoisuudet määritetty ICP-AES:llä ja ICP-MS:llä kuningasvesiuutosta (AR) <2 mm lajitteesta. Alkuaine Vihti- Kirkkonummi, pintamaa Med. mg/kg Koko maa, pintamaa Med. mg/kg Vihti- Kirkkonummi, pohjamaa Med. mg/kg Koko maa, pohjamaa Med. mg/kg Näytemäärä Alumiini (Al) Arseeni (As) 7,2 2,4 8,8 2,3 Beryllium (Be) 1, <,5 1,3 <,5 Vismutti (Bi),31 <,2,38 <,2 Kalsium (Ca) Kadmium (Cd),15,14 <,1,4 Koboltti (Co) 16,9 6,3 22, 9,5 Kromi (Cr) 57,1 31,4 73,8 39,8 Kupari (Cu) 25,7 15,9 34,2 16,1 Rauta (Fe) Kalium (K) Magnesium (Mg) Mangaani (Mn) Molybdeeni (Mo) 1,,21,77 <,2 Nikkeli (Ni) 24,5 13,4 35,6 17,3 Fosfori (P) Lyijy (Pb) 22,5 1, 21,7 7,2 Rikki (S) ,1 <5 Antimoni (Sb),18,7,15,6 Strontium (Sr) 28,6 21,7 31, 16, Titaani (Ti) Vanadiini (V) 75,8 36,2 92,6 44,6 Sinkki (Zn) 97,8 37, ,8 Metsämailla fosforia lukuun ottamatta kaikki alkuainepitoisuudet korreloivat pinta- ja pohjamaanäytteiden välillä. Peltomailla hiili-, elohopea-, antimoni- ja uraanipitoisuudet eivät korreloi tilastollisesti merkitsevästi.

21 S41/232,241/26/1 18 Taulukko 7. Vihdin ja Kirkkonummen pinta- ja pohjamaanäytteiden alkuainepitoisuuksien väliset korrelaatiot v. 25. * = korrelaatio melkein merkitsevä ** = korrelaatio merkitsevä. Ei = ei tilastollisesti merkitsevää riippuvuutta. Alkuaine Koko aineisto Metsämaat Peltomaat Näytteiden lkm Alumiini (Al),854**,768**,558** Arseeni (As),82**,582**,72** Boori (B),85**,496**,89** Barium (Ba),913**,894**,551** Beryllium (Be),882**,774**,683** Vismutti (Bi),864**,764**,519** Hiili (C),411**,546** ei Kalsium (Ca),896**,851**,472** Kadmium (Cd),532**,413**,421* Koboltti (Co),91**,879**,63** Kromi (Cr),865**,742**,623** Kupari (Cu),864**,98**,526** Rauta (Fe),911**,828**,67** Elohopea (Hg),339**,548** ei Kalium (K),92**,896**,642** Magnesium (Mg),915**,873**,655** Mangaani (Mn),868**,817**,586** Molybdeeni (Mo),751**,638**,791** Natrium (Na),828**,841**,647** Nikkeli (Ni),868**,845**,573** Fosfori (P),349**,219*,427* Lyijy (Pb),847**,744**,539** Rikki (S),517**,534**,546** Antimoni (Sb),644**,573** ei Tina (Sn),854**,752**,43* Titaani (Ti),89**,843**,683** Tallium (Tl),932**,837**,833** Uraani (U),572**,637** ei Vanadiini (V),924**,867**,651** Sinkki (Zn),842**,722**,589**

22 S41/232,241/26/1 19 Taulukko 8. Alkuaineiden rikastuminen pinta- ja pohjamaassa (pintamaan pitoisuus jaettuna pohjamaan pitoisuudella) Vihdin ja Kirkkonummen maaperänäytteissä v. 25. Kuningasvesiuutto paitsi C ja Hg. Kun pintamaan pitoisuuksien ja pohjamaan pitoisuuksien suhteiden mediaaniarvo on suurempi tai yhtä suuri kuin 1,2, alkuaine on rikastunut maan pintaosiin. Kun em. suhteen mediaaniarvo on <1,2, mutta >,9 alkuaine on jakautunut maaperässä tasaisesti syvyyden suhteen. Kun pintamaan pitoisuuksien ja pohjamaan pitoisuuksien suhteen mediaaniarvo on pienempi tai yhtä suuri kuin,9, alkuaineen pitoisuudet ovat tyypillisesti suuremmat pohjamaassa kuin pintamaassa. Alkuaine Koko aineisto Med. Metsämaat Med. Peltomaat Med. Hopea (Ag) 1, 1,,71 Alumiini (Al),99 1,17,8 Arseeni (As),88,96,78 Barium (Ba),83,88,7 Beryllium (Be),97 1,11,82 Vismutti (Bi) 1, 1,14,8 Hiili (C) 4,12 3,58 5,55 Kalsium (Ca),71,66,81 Kadmium (Cd) 1, 1, 2,2 Koboltti (Co),89,91,82 Kromi (Cr),86,94,77 Kupari (Cu),61,6,7 Rauta (Fe),99 1,2,76 Elohopea (Hg) 2,67 2,2 5,7 Kalium (K),63,59,65 Magnesium (Mg),74,75,71 Mangaani (Mn) 1,4 1,6,97 Molybdeeni (Mo) 1,3 1,38 1,24 Natrium (Na),71,77,58 Nikkeli (Ni),74,74,75 Fosfori (P) 1,11 1,7 1,29 Lyijy (Pb) 1,29 1,58 1,3 Rikki (S) 2,79 2,52 3,22 Antimoni (Sb) 2,15 2,42 1,3 Tina (Sn) 1, 1,,89 Titaani (Ti),9 1,,73 Tallium (Tl),91 1,,74 Uraani (U),78,78,82 Vanadiini (V) 1,1 1,2,82 Sinkki (Zn) 1,11 1,26,94

23 S41/232,241/26/1 2 Useiden alkuaineiden jakaumat ovat samantyyppiset pinta- ja pohjamaanäytteissä. Esimerkiksi, kuvassa 4, on esitetty vanadiinin jakaumat pinta- ja pohjamaassa maalajeittain. Usein käytetty ns. SAMASE-ohjearvo 5 mg kg -1 ylittyy usein savikoilta kerätyissä näytteissä, ylitykset ovat yhtä yleisiä pinta- ja pohjamaassa. Vanadiini on savikoilla pääosin geologista alkuperää. Pintamaa Kerros Pohjamaa Hk/Sr Vanadiini (V) Mr Maalaji Savi Kuva 4. Vanadiinin (yksikössä mg kg -1 ) histogrammit maalajeittain pintamaassa (vasen) ja pohjamaassa (oikeanpuoleinen kuvaaja). Vaaka-akselilla on frekvenssi. Kalsium-, kalium- ja magnesiumpitoisuudet ovat pintamaanäytteissä alhaisemmat kuin pohjamaanäytteissä. Esimerkiksi kuvassa 5 näkyy että kalium on köyhtynyt erityisesti savikoiden pintaosista. Kaliumia on irronnut savi- ja kiillemineraaleista rapautumisen yhteydessä. Savikot ovat pääosin viljelykäytössä ja kalium on ravinteena tarvittava alkuaine.

24 S41/232,241/26/1 21 Kerros Kalium pintamaa pohjamaa Hk/Sr Mr Savi Maalaji Kuva 5. Kaliumin (yksikössä mg kg -1 ) histogrammit maalajeittain pintamaassa (vasen) ja pohjamaassa (oikeanpuoleinen kuvaaja). Vaaka-akselilla on frekvenssi. Fosforipitoisuudet ovat pintamaanäytteissä korkeammat kuin pohjamaassa (kuva 6). Fosforia lisätään lannoitteena pelloille, mutta myös metsäisillä hiekka/sora- ja moreenimailla pintamaan fosforipitoisuudet ovat suuremmat kuin pohjamaan fosforipitoisuudet. Metsämailla pintamaanäyte koostuu suurelta osin maannoksen rauta-humuspitoisesta rikastumiskerroksesta. Fosfori on sitoutuneena rikastumiskerroksen rautayhdisteisiin. Myös rikkiä on pintamaanäytteissä selkeästi enemmän kuin pohjamaassa. Maahan rikkiä tulee myös hajoavasta orgaanisesta aineksesta ja ilmasta. Luonnossa sitä joutuu ilmaan meren tyrskyistä ja haihtumalla soista rikkivetynä. Nykyisin tärkein ilman rikkipitoisuuden lisääjä on fossiilisten polttoaineiden käyttö. Peltomaanäytteissä rikkipitoisuudet ovat hieman korkeammat kuin metsäalueiden näytteissä.

25 S41/232,241/26/1 22 Kerros 2 pintamaa pohjamaa Fosfori Hk/Sr Mr Savi Maalaji Kuva 6. Fosforin (yksikössä mg kg -1 ) histogrammit maalajeittain pintamaassa (vasen) ja pohjamaassa (oikeanpuoleinen kuvaaja). Vaaka-akselilla on frekvenssi. Maaperän pintaosiin rikastuvat näytepaikasta riippumatta hiili, lyijy, elohopea, molybdeeni ja rikki. Metsämailla pintaosissa on myös enemmän antimonia, vismuttia ja sinkkiä kuin pohjamaan näytteissä keskimäärin. Peltomaiden pintaosassa on enemmän kadmiumia kuin pohjamaassa. Pintamaan hiilipitoisuus korreloi merkittävästi useiden alkuaineiden pitoisuuksien kanssa. Erittäin merkitsevät korrelaatiot on hiilellä seuraavien alkuaineiden pitoisuuksien kanssa: alumiini (,594), arseeni (,416), boori (,328), barium (,536), hopea (,62), beryllium (,568), elohopea (,757), fosfori (,291), vismutti (,538), kalsium (,583), kadmium (,66), kalium (,428), koboltti (,445), kromi (,428), kupari (,539), magnesium (,476), mangaani (,376), molybdeeni (,579), natrium (,43), nikkeli (,485), lyijy (,619), rauta (,57), rikki (,81), antimoni (,583), seleeni (,414), strontium (,556), tina (,553), titaani (,471), tallium (,543), vanadiini (,542), uraani (,62), sinkki (,449).

26 S41/232,241/26/ JOHTOPÄÄTÖKSET Useimpien tutkittujen alkuaineiden pitoisuuksissa on suurta luonnollista vaihtelua. Pinta- ja pohjamaanäytteistä mitatut alkuainepitoisuudet korreloivat useimmiten merkitsevästi, joten maaperän luonnollinen, geologinen koostumus on tärkein pitoisuuksia selittävä tekijä. Lähes kaikkien hivenalkuaineiden (mukaan lukien raskasmetallit) pitoisuudet ovat yleensä suurimmat savimailla. Pintamaan orgaanisen aineksen määrä korreloi selvimmin hajakuormituksena tulevien elohopean, lyijyn ja kadmiumin pitoisuuksien kanssa pintamaassa. Orgaanisen aineksen määrä maaperässä vaikuttaa maaperän kykyyn sitoa erityisesti kationeja itseensä. Kun orgaanisen aineksen osuus maaperässä kasvaa niin useimpien alkuaineiden määrät myös lisääntyvät kaikissa maalajeissa erityisesti pintamaassa. Humuksessa monien alkuaineiden pitoisuudet korreloivat hehkutushäviön kanssa eli orgaanisen aineksen määrän kanssa: hopea, alumiini, hiili, kadmium, koboltti, kromi, rauta, elohopea, litium, magnesium, mangaani, natrium, fosfori, rikki, antimoni, titaani, uraani ja vanadiini. Jos humuskerros on ohut, näytteeseen tulee helposti mukaan mineraaliainesta. Mineraalimaahan verrattuna hiilen, rikin, kadmiumin, elohopean ja lyijyn pitoisuudet ovet suhteellisen korkeita humuksessa. 6 KIRJALLISUUSVIITTEET 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 1:4. 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. Haavisto-Hyvärinen, M. 24. Tutkimusalueen maaperän alueelliset pääpiirteet. Teoksessa: Aimo Kuivamäki (toim.) KallioINFO-informaatiojärjestelmän kehittäminen yhdyskuntasuunnittelua ja kalliorakentamista varten. Vaihe I: KallioINFO-käyttöliittymän prototyypin ja 1:2 rakennettavuusmallin luonnoksen valmistaminen. Geologian tutkimuskeskus. Raportti K 2142/24/ 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

27 S41/232,241/26/1 24 Koljonen, T. & Malisa, E., Solubility in aqua regia of selected chemical elements in the fine fraction of till. In: Pulkkinen, E. (toim.). Environmental geochemistry in northern Europe. Geological Survey of Finland, Special Paper 9, Lintinen, P Origin and physical characteristics of till fines in Finland. Geological Survey of Finland. Bulletin p. + 2 app. Pajunen, M. & Wasenius, P. 24. Tutkimusalueen kallioperän kehityksen pääpiirteet. Teoksessa: Aimo Kuivamäki (toim.) KallioINFO-informaatiojärjestelmän kehittäminen yhdyskuntasuunnittelua ja kalliorakentamista varten. Vaihe I: KallioINFO-käyttöliittymän prototyypin ja 1:2 rakennettavuusmallin luonnoksen valmistaminen. Geologian tutkimuskeskus. Raportti K 2142/24/ 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. 23. Agricultural Soils in Northern Europe : A Geochemical Atlas.- Geol. Jb. Sonderheft SD 5 : 1-27; 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., 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., Bogatyrev, I., Chekushin, V., Glavatskikh, S.P., Gregorauskiene, V., Niskavaara, H., Selenok, L., Tenhola, M. & Tomilina, O. 23. Barents Ecogeochemistry - a large scale geochemical baseline study of heavy metals and other elements in surficial deposits, NW-

28 S41/232,241/26/1 25 Russia and Finland. In: S. Autio (ed.) Geological Survey of Finland, Current Research Geological Survey of Finland, Special Paper 36, 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. 24. Geochemical Atlas of the Eastern Barents Region. Amsterdam: Elsevier. 548 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. 25. Geochemical atlas of Europe. Part 1: Background information, methodology and maps. Espoo: Geological Survey of Finland. 525 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. 22. 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. 23. Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Porvoon ympäristössä. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti S/41/321/23/1. 56 s. 1 liite. Tarvainen, T., Hatakka, T., Kuusisto, E. 25. Alkuaineiden taustapitoisuudet eri maalajeissa Hyvinkää Sipoo alueella. Geologian tutkimuskeskus, arkistoraportti S41/243,244/25/1. 28 s.