Vaasan taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Ympäristögeologia Espoo Arkistoraportti 66/2017 Vaasan taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet Timo Tarvainen & Mikael Eklund

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Tekijät Timo Tarvainen & Mikael Eklund Raportin nimi Vaasan taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet Raportin laji Arkistoraportti 66/2017 Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Tiivistelmä Geologian tutkimuskeskuksen maaperägeokemian taustapitoisuustietokantaa täydennettiin vuonna 2017 Vaasan taajama-alueen 220 pintamaanäytteellä. Taajama-alueen 0-10 cm:n syvyydeltä otetut maaperänäytteet edustivat erilaisia maankäyttömuotoja Vaasan keskustassa ja lähiöissä. Näytteistä analysoitiin 40 alkuaineen kuningasvesiliukoiset pitoisuudet (< 2 mm raekoosta). Lisäksi määritettiin näytteiden hiilipitoisuus ja ph-arvo. Arseenin pitoisuus ylitti 33 % tutkituista näytteistä maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen kynnysarvon 5 mg/kg. Kynnysarvon ylitys ei vielä tarkoita, että maaperä olisi pilaantunut, vaan velvoittaa arvioimaan, onko puhdistustarve olemassa. Vaasan kuuluu Etelä-Suomen arseeniprovinssin alueeseen ja arseenipitoisuudet johtuvat pääosain alueen geologiasta. Metallien pitoisuudet ovat Vaasan taajama-alueen pintamaanäytteissä keskimäärin pieniä. Yksittäisissä näytteissä arseeniin lisäksi antimoni-, elohopea-, kadmium-, kromi-, kupari-, lyijy-, vanadiini- ja sinkkipitoisuudet ylittivät valtioneuvoston asetuksessa esitetyt kynnysarvot (Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista, 214/2007, nk. PIMA-asetus). Muutamissa näytteissä oli myös ohjearvojen ylityksiä. Kaikkien Vaasan taajama-alueelta analysoitujen pintamaanäytteiden perusteella laskettu arseenin suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP) on 11 mg/kg. Eri maalajien arseenipitoisuuksissa on eroja, mutta vain harvoista maalajeista oli riittävästi näytteitä maalajikohtaisten SSTP-arvojen laskemista varten. Vaasan taajama-alueella voidaan käyttää pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arviointiprosessissa muiden tutkittujen PIMA-asetuksen metallien ja puolimetallien pitoisuuksille asetuksen kynnysarvoja, sillä tutkimusaineiston pohjalta lasketut Vaasan taajama-alueen suurimmat suositellut taustapitoisuudet (ns. SSTP-arvot) olivat pienemmät kuin asetuksessa alkuaineille annetut kynnysarvot. PIMA-asetuksessa esitettyjen alkuaineiden lisäksi raportissa on laskettu SSTParvot monille muille alkuaineille, joita voidaan hyödyntää arvioitaessa taajama-alueen maaperän laatua tai puhtautta. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Ympäristögeologia, geokemialliset tutkimukset, maaperä, perustilan kartoitus, alkuaineet, lyijy, arseeni, koboltti, kupari, vanadiini Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Vaasa Muut tiedot Kansikuva: Näytteenottoa Vaasassa 2017, Hannu Pelkonen, GTK Arkistosarjan nimi Arkistoraportti Kokonaissivumäärä 41 s. Yksikkö ja vastuualue Ympäristögeologia Allekirjoitus/nimen selvennys Timo Tarvainen Kieli Suomi Arkistotunnus 66/2017 Hinta Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Mikael Eklund Julkisuus Julkinen

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Johdanto 1 2 Vaasan seudun kallio- ja maaperä Kallioperä Maaperä 4 3 Vaasan teollisuus ja liikenne 6 4 Näytteenotto ja analytiikka Näytepisteet ja näytteenotto Analytiikka ja laadunvarmistus Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto 14 5 Vaasan maaperän taustapitoisuudet Arseeni Muut PIMA-asetuksen alkuaineet Muut tutkitut alkuaineet 35 6 JohtopäätökseT 37 Kirjallisuusluettelo 39

4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 1 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kokoamaa ja ylläpitämää maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin Vaasan kaupungin taajama-alueen 220 pintamaanäytteellä vuonna Otetut näytteet edustavat eri maankäyttömuotoja kaupungin keskustassa ja lähiöiden taajama-alueilla. Näytteet otettiin ylimmäisestä 10 cm:n pintamaakerroksesta Euroopan geologisten tutkimuslaitosten (EuroGeoSurveys) tekemän URGE-ohjeistuksen mukaisesti (Ottesen 2009). Suomessa on aiemmin tehty samalla menetelmällä maaperägeologinen taustapitoisuuskartoitus mm. Hämeenlinnassa (Tarvainen 2011), Tampereella (Tarvainen ym. 2013), Lahdessa (Hatakka ym. 2014), Heinolassa (Tarvainen ym. 2014), Kuopiossa (Tornivaara ym. 2016) ja Oulussa (Tarvainen ja Eklund 2016). Taajama-alueiden lisäksi GTK on kartoittanut luonnonmaiden maaperän geokemiallisia taustapitoisuuksia useissa Etelä- Suomen kunnissa sekä Pohjois- ja Itä-Suomen metalli- ja arseenipitoisilla luonnonmailla. Maaperän taustapitoisuudella tarkoitetaan alkuaineiden luontaisesti esiintyvää, tavanomaista pitoisuutta maaperässä, joka sisältää sekä geologisesta alkuperästä että myöhemmästä hajakuormituksesta johtuvan pitoisuuden. Suomen maaperän taustapitoisuuksia on koottu avoimeksi tiedoksi GTK:n ylläpitämään taustapitoisuusrekisteriin ( Vaasasta kerättyjen maaperänäytteiden tutkimustulokset tullaan lisäämään valtakunnalliseen taustapitoisuuskarttapalveluun kaikkien saataville. Vaasa sopii tarkennettuun pintamaiden taustapitoisuuskartoitukseen koska kaupunki sijaitsee niin sanotun Etelä-Suomen arseeniprovinssin alueella ja Vaasa on tärkeä alueellinen keskus. Maaperän taustapitoisuustulokset lisäävät ensi vaiheessa alueen kaavoitus- ja ympäristöviranomaisten päätöksenteossa tarvittavaa tietoa maaperän geokemiasta ja hajakuormituksen haitallisten aineiden ilmalaskeumasta. Yleisesti taustapitoisuuksia voidaan hyödyntää kaavoituksen ja rakentamisen tukena ympäristön tilan arvioinnissa. Ympäristövalvonnassa taustapitoisuustiedot ovat tärkeitä arvioitaessa maa-alueiden pilaantuneisuutta, esimerkiksi kun päätetään puhdistustarpeesta ja puhdistuksen rajaarvoista sekä arvioitaessa maankäytön terveysriskiä. Näytteiden alkuainepitoisuudet selvitettiin kuningasvesiliuotuksen (Aqua Regia, AR) avulla (+ICP-MS/OES). Menetelmää käytetään yleisesti maaperänäytteiden geokemian kartoitusprojekteissa ja maaperän pilaantuneisuuden arvioinneissa. Laboratoriomenetelmien ja analyysitarkkuuden kehittymisen myötä pystytään nykyisin analysoimaan luotettavammin ja laajemmin ympäristöselvitysten kannalta keskeisiä alkuaineita (mm. arseeni, elohopea, kadmium ja lyijy), jotka puuttuivat aiemmin geokemiallisista kartoitusohjelmista. Vaasan pintamaan laboratoriotuloksista laskettiin suurimmat suositellut taustapitoisuudet (ns. SSTParvot) 40 alkuaineelle ja saatuja pitoisuuksia verrattiin PIMA-asetuksen kynnysarvoihin siinä esitettyjen alkuaineiden osalta (VNa 214/2007). Taustapitoisuustuloksia tarkasteltiin myös eri maankäyttömuotojen ja maalajijaottelun pohjalta.

5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 2 2 VAASAN SEUDUN KALLIO- JA MAAPERÄ Suomen maaperän kemialliseen koostumukseen vaikuttaa kallioperän koostumus. Suomen vaihteleva kallioperä vaikuttaa myös maaperän geokemiaan aiheuttaen luontaisesti suuria alueellisia vaihteluita maaperän taustapitoisuuksissa. Tiheästi asutuilla ja teollistuneilla alueilla näkyy tämän lisäksi ihmistoiminnan vaikutus etenkin pintamaan kohonneina haittaainepitoisuuksina. GTK on tehnyt 1990-luvulla kaksi laajaa valtakunnallista moreenien geokemiallista kartoitusta (Koljonen 1992: 1 näyte /300 km 2, Salminen 1995: 1 näyte / 4 km 2 ). Edellä mainittujen sekä tarkempien alueellisten tutkimusten perusteella on määritelty valtakunnalliset taustapitoisuusprovinssit (Eklund 2008). Näiden neljän arseeni- ja seitsemän metalliprovinssin sisällä maaperän alkuainepitoisuuksien voidaan olettaa olevan luontaisesti suurempia kuin muualla Suomessa keskimäärin. Metalliprovinssit perustuvat koboltin, kromin, kuparin, nikkelin, sinkin tai vanadiinin keskimääräistä suurempien pitoisuuksien vyöhykkeelliseen esiintymiseen (kuva 1). Vaasa sijaitsee Etelä-Suomen arseeniprovinssin alueella mutta metalliprovinssien ulkopuolella. Kuva 1. Taustapitoisuus -tietokannan tietoihin pohjautuvat Suomen arseeni- (1-4) ja metalliprovinssit 1-7. Vaasa sijaitsee Etelä-Suomen arseeniprovinssin (1) alueella ja metalliprovinssien ulkopuolella. (Kuva: GTK).

6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet Kallioperä Vaasan taajamageokemiallisen kartoitusalueen pääkivilajit ovat kiillegneissi, granodioriitti kartoitusalueen eteläosassa ja porfyyrinen granodioriitti alueen pohjoisosassa (kuva 2). Nirosen (1998) mukaan Vaasan ympäristössä on laajalla alueella heterogeenisiä kiviä, jossa tavattaan vaihettumia migmatiittisesta kiillegneissistä melko homogeeniseen, karkeahkoon granodioriittiin. Kivessä on yleisesti kookkaita maasälpähajarakeita (porfyyrinen granodioriitti) sekä aksessorisina mineraaleina granaattia, kordieriittiä ja sillimaniittia. Granodioriitissa on paikoin kalkkipitoisia sulkeumia. Pirkanmaalta eteläiselle Pohjanmaalle jatkuvalla alueella on paikoin granodioriittien ja kiilleliuskeiden ja kiillegneissien päälle kerrostuneissa moreeneissa havaittu isompia arseenipitoisuuksia kuin Suomessa keskimäärin (Koljonen 1992). Kartoitusalueen itäpuolella Mustasaaren (Korsholm) Karperöfjärden-järven alueelta on tavattu mustaliuskeita. Mustaliuskeet sisältävät usein arseenia ja metalleja. Kuva 2. Vaasan taajamageokemiallisen kartoitusalueen kallioperäkartta. Kartta perustuu GTK:n digitaaliseen 1: mittakaavaiseen kallioperäaineistoon. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.

7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet Maaperä Viimeisimmän mannerjäätikön reuna perääntyi Vaasan seudulta noin vuotta sitten. Jäätikön sulaessa maa-alueet peittyivät muinaisen Itämeren eli Ancylusjärven vesien alle. Silloinen rantaviiva sijaitsi kaukana tutkimusalueen itäpuolella, Alajärven seudulla. Edetessään mannerjäätikkö oli kerrostanut alueelle moreenia. Tämä jäätikön kasaama aines on tiiviiksi pakkautunutta pohjamoreenia. Nykypäivänä osaa alueen moreenia kuitenkin peittävät hienompirakeiset maalajit, pääasiassa liejusavi ja liejuhiesu. Alueen vapauduttua mannerjäätiköstä jäätikön sulamisvedet kuljettivat alueelle näitä hienorakeisia sedimenttejä, jotka kerrostuivat moreenin päälle. Tämän jälkeen maa kohosi hiljalleen merestä jääkauden jälkeisenä aikana. Rantavoimat huuhtelivat ja kerrostivat uudelleen näitä sedimenttejä alueen alavimpiin kohtiin. Nämä humuspitoiset liejusavet ja hiesut muodostavat valtaosan tutkimusalueen alavien alueiden pintamaalajeista. Pohjamoreenista koostuvia moreenimäkiä on runsaasti koko tutkimusalueella. Melaniemen ja Teeriniemen välisellä alueella on kumpumoreeneja, jotka ovat syntyneet jäätikön sulaessa jään sisällä ja päällä olleesta aineksesta. Näiden kumpujen aines on usein löyhempää ja lajittuneempaa kuin pohjamoreenimäkien aines. Tutkimusalueen länsireunalla, Öjenin alueella on kapeita moreenivalleja, jotka ovat syntyneet jäätiköitymisen loppuvaiheessa sulavan jäätikön alle jään reunan suuntaisina. Ne erottuvat maastossa itä-länsisuuntaisina muutaman metrin korkuisina lohkarevöinä. Maankohoaminen ja siihen liittyvät prosessit jatkuvat edelleen tutkimusalueen rantavyöhykkeessä. Litorinamerivaiheen (noin vuotta sitten) ilmasto oli lämpimämpää kuin nykyisin ja paikoin painanteiden pohjille kerrostui runsaasti eloperäistä ainesta ja rikkiä sisältäviä savia. Nykyisin nämä, yleensä liejupitoiset kerrostumat ovat sulfidisedimenttejä, jotka hapettuessaan muodostavat happamia sulfaattimaita. Näitä, osin myöhemmin kerrostuneiden sedimenttien peittämiä, kerrostumia esiintyy myös tutkimusalueella. Maan kohottua meren yläpuolelle on alavilla paikoilla alkanut kerrostua turvetta. Turve on suokasvien jäänteistä maatumisen tuloksena syntynyt maalaji, joka on kerrostunut muodostumispaikalleen. Koska valtaosa tutkimusalueesta on noussut merestä vasta alle 1000 v sitten, eivät nämä turvekerrostumat ole kehittyneet kovin paksuiksi, vaan peittävät muita maalajeja yleensä alle metrin paksuisina kerrostumina. Kalliopaljastumia on tutkimusalueella runsaasti, varsinkin keskustan itä- ja pohjoispuolella (Kuva 3). Maaperäkartassa kalliopaljastumiksi on laskettu varsinaiset avokalliot ja ohuen (alle 1 m) maakerroksen peittämät alueet. Keskustan alueella ja varsinkin Vaskiluodon alueella maanpintaa on muokattu voimakkaasti, joten pintamaa ei useinkaan edusta paikalla kerrostuneita luonnonmaalajeja, vaan on ihmisen muokkaamaa tai paikalle tuomaa. Kuvassa 3 on nähtävissä yleisesitys tutkimusalueen maaperästä, tässä kartassa nämä ihmistoiminnan eniten muokkaamat alueet on kuvattu vinoviivoituksella (kartoittamaton). Tässä tutkimuksessa ihmisen paikalle tuomat

8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 5 maa-ainekset on jaoteltu seuraavasti; karkearakeiset täyttömaat, täyttömaat joissa vaihteleva raekoko, hienorakeiset täyttömaat ja multa. Hienorakeisissa maalajeissa kuten savissa ja silteissä useiden metallien pitoisuudet ovat luontaisesti korkeammat kuin karkearakeisemmissa maalajeissa. Myös orgaanisen aineksen määrä vaikuttaa maalajien luontaisiin pitoisuuksiin. Orgaaninen aines sitoo itseensä raskasmetalleja, joten esimerkiksi elohopean, kadmiumin ja lyijyn pitoisuudet ovat usein luontaisesti korkeammat runsaasti orgaanista ainesta sisältävissä maalajeissa (turve, multa ja lieju). Kuva 3. Vaasan taajamageokemiallisen kartoitusalueen maaperäkartta. Kartta perustuu GTK:n digitaaliseen 1: mittakaavaiseen maaperäaineistoon. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.

9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 6 Vaasan alue kuuluu osana laajaan Etelä-Suomen arseeniprovinssiin, tällä alueella arseenin pitoisuudet ovat sekä luonnonmaissa että täyttömaissa keskimäärin selvästi korkeammat kuin muualla suomessa. Tämä näkyy myös tutkimusalueelta otetuissa näytteissä, joista yli kolmannes ylittää arseenille määritellyn kynnysarvon 5 mg/kg. Syy tähän on geologinen, alueen kivilajit sisältävät keskimääräistä enemmän arseenia, tämä näkyy myös maalajien pitoisuuksissa. 3 VAASAN TEOLLISUUS JA LIIKENNE Vaasan kaupunki perustettiin vuonna 1606 vanhalle kauppapaikalle nykyiseen Vanhaan Vaasaan. Vaasan seudun ensimmäinen teollisuushanke oli kuparikaivos 1500-luvulla. Alueelle perustettiin seuraavalla vuosisadalla pikitehdas, tiilitehtaita ja ruukkeja. Merenkulku ja kaupankäynti olivat vuosisatojen ajan alueen vaurauden perusta. Terva oli tärkeä vientituote luku oli Vaasan teollistumisen aikaa. Silloin Vaasaan perustettiin muun muassa kemiallinen tehdas, höyrymylly sekä sokeri- ja puuvillatehdas. Vaasasta kehittyi 1800-luvulla Suomen neljänneksi tärkein teollisuuskaupunki Helsingin, Tampereen ja Turun jälkeen. Vanha Vaasan kaupunki paloi vuonna 1852 lähes täysin ja palon jälkeen 1862 kaupunkia siirrettiin luoteeseen lähemmäksi uutta ulkosatamaa. Tällä hetkellä Vaasa on yli asukkaan voimakkaasti kasvava kaupunki ja Pohjanmaan suurin taloudellinen keskus. Vaasa on teollisuuskaupunki. Vaasan seutu on Pohjoismaiden suurin energiaosaamisen keskittymä, joka työllistää suoraan noin ihmistä (Vaasan kaupungin verkkosivut ). 4 NÄYTTEENOTTO JA ANALYTIIKKA 4.1 Näytepisteet ja näytteenotto Tutkimuksen tavoitteena oli valita näytepisteiden sijainti siten, että saataisiin kattavasti tietoa alkuaineiden taustapitoisuuksista Vaasan keskustan taajama-alueella ja taajamia ympäröivillä luonnonmailla. Taajama-alueen näytepisteet pyrittiin sijoittamaan Vaasan kaupungin omistamille maa-alueille mahdollisimman tasavälisesti. Ennakkoon näytemääräksi suunniteltiin 220. GTK teki alustavan näytteenottosuunnitelman ja sitä tarkennettiin Vaasan kaupungin ohjeiden mukaisesti (kuva 4). Lopullisen päätöksen näytepisteen tarkasta sijainnista tekivät näytteenottajat maastotarkastuksen perusteella.

10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 7 Kuva 4. Karttakuva Vaasan pintamaanäytepisteiden sijainnista vuonna 2017 tehdyssä taajamageokemian kartoituksessa. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. Koko kaupungin maapinta-alaan suhteutettuna näytemäärä vastaa yhtä näytettä 1,7 km 2 kohti. Kartoitukseen rajatulla alueella tiheys oli 3 näytettä / km 2. Kartoituksessa pyrittiin välittämään varsinaisia pilaantuneita maita, mutta tavanomaisesta liikenteestä, teollisuudesta ja asutuksesta johtuvaa hajakuormitusta ei rajattu tutkimuksen ulkopuolelle. Taulukosta 1 käy ilmi maankäytön jakautuminen näytepisteissä. Eniten näytteitä on rakennettujen alueiden viereisistä metsistä. Sen jälkeen suurimpana ryhmänä ovat asuintontit, liikunta-alueet, luonnontilaiset puistoalueet ja päiväkotien pihat. Myös varsinaisista kaupunkimaisista puistoista on paljon näytteitä.

11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 8 Taulukko 1. Vaasan kaupungin taajama-alueilta vuonna 2017 otettujen pintamaanäytteiden (0-10 cm) jakautuminen maankäyttömuodon mukaisesti luokiteltuna. Näytepisteitä yhteensä 220 kappaletta. Asuintontti 27 Joutomaa 4 Julkiset ja kaupalliset piha-alueet 5 Kaupunkimainen puisto 18 Koulu 6 Leikkipaikka 14 Liikunta-alueet 23 Luonnontilainen puistoalue (sisältää myös ulkoilureitit) 21 Metsä 60 Pelto, niitty 4 Pihapiiri 1 Päiväkoti 20 Tienvarsi 10 Viheralue kadun reunassa (hoidettu nurmialue) 7 Yhteensä 220 Näytteenottoryhmään kuului yksi tai kaksi henkilöä. GTK:n sertifioitu näytteenottajana on ollut mukana jokaisessa näytteenotossa. Jos näytepisteessä oli nurmikkoa, näyte otettiin ensisijaisesti paikasta, josta nurmikko oli kulunut pois tai peite oli ohut. Mikäli tämä ei ollut mahdollista, nurmipeite poistettiin näytekuopan leveydeltä ja näyte otettiin paljastetusta kohdasta. Valittuun pisteeseen kaivettiin lapiolla 10 cm syvyinen kuoppa, jonka reunoilta otettiin maaperänäyte muovikauhalla Rilsan -pussiin. Joka 20. näytepisteestä otettiin myös rinnakkaisnäyte. Jokaisesta näytteenottopaikasta otettiin vähintään kaksi valokuvaa, yleiskuva ja lähikuva (kuvat 5 ja 6) sekä tallennettiin pisteen koordinaatit ja maastohavainnot tietokoneeseen. Maastohavaintoihin kuuluu näytteenottopäivä, näytepisteen vallitseva

12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 9 Kuva 5. Yleiskuva näytteenottopaikan ympäristöstä kesällä Kuva: Hannu Pelkonen GTK. Kuva 6. Lähikuva näytteenottokuopasta maaperän taajamakartoituksessa Vaasassa kesällä Kuva: Hannu Pelkonen GTK.

13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 10 maalaji, maankäyttömuoto, tutkimustapa ja mahdolliset muut huomiot. Näytteenotossa noudatettiin Euroopan geologisten tutkimuslaitosten (EuroGeoSurveys) tekemää URGEohjeistusta (Ottesen 2009). Vaasan keskustassa ja ranta-alueilla on paljon täyttömaita, joten näytepisteiden valinnassa ei huomioitu etukäteen maalajia maaperäkartan avulla. Lähes puolet näytteenottopisteistä sijoittui täyttömaille (taulukko 2). Yleisin maalaji oli multa. Luonnonmaista eniten esiintyi moreenia, myös savi- ja silttimaiden näytteitä oli runsaasti. Taulukko 2. Vaasan geokemiallisen taajamakartoituksen näytepisteiden maalajimääritykset. Näytekuopat kaivettiin lapiolla 10 cm:n syvyyteen ja maalajit tunnistettiin silmämääräisesti. Maalaji Näytemäärä (kpl) Sora/hiekka 23 Moreeni 59 Savi/siltti 42 Täyttömaat: Vaihteleva raesuuruus 20 Hienorakeinen 12 Multa 64 Yhteensä Analytiikka ja laadunvarmistus Vaasan taajama-alueiden pintamaanäytteet toimitettiin Labtium Oy:n akkreditoituun laboratorioon Kuopioon, jossa näytteet kuivattiin alle 40 C lämpötilassa ja seulottiin <2 mm:n raekokojakeeseen. Näytteistä määritettiin 39 alkuaineen kuningasvesiliukoiset (AR-liuotus) pitoisuudet ICP-OES- tai ICP-MS-tekniikalla. Elohopeapitoisuudet määritettiin pyrolyyttisesti Hg-analysaattorilla, orgaanisen hiilen määrä hiilianalysaattorilla ja maaperän ph-arvot potentiometrisesti (0,01 M CaCl2-uutto). Eri alkuaineiden analyysitekniikat, niiden määritysrajat sekä määritysrajan alittaneiden näytteiden prosenttiosuudet on esitetty taulukoissa 3.

14 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 11 Taulukko 3. Vaasan geokemiallisessa kartoituksessa määritettyjen alkuaineiden määritysrajat, käytetyt analyysitekniikat sekä alle määritysrajojen jäävien näytteiden prosenttiosuus. Alkuaine Määritysrajat mg/kg Analyysitekniikka (AR-liuotus) Osuus alle määritysrajan Alumiini (Al) 15 ICP-OES 0 % Antimoni (Sb) 0,02 ICP-MS 0 % Arseeni (As) 0,01 ICP-MS 0 % Barium (Ba) 1 ICP-OES 0 % Beryllium (Be) 0,005 ICP-MS 0 % Boori (B) 1 ICP-MS 29,8 % Elohopea (Hg) 0,005 Hg-analysaattori 2,4 % Fosfori (P) 50 ICP-OES 0,4 % Hiili (C ) 0,05 % CS-analysaattori 0 % Hopea (Ag) 0,002 ICP-MS 0 % Kadmium (Cd) 0,01 ICP-MS 0 % Kalium (K) 100 ICP-OES 0 % Kalsium (Ca) 50 ICP-OES 0 % Koboltti (Co) 1 ICP-OES 1,2 % Kromi (Cr) 1 ICP-OES 0 % Kupari (Cu) 1 ICP-OES 0,4 % Lantaani (La) 1 ICP-OES 0 % Lyijy (Pb) 0,1 ICP-MS 0 % Magnesium (Mg) 10 ICP-OES 0 % Mangaani (Mn) 1 ICP-OES 0 % Molybdeeni (Mo) 0,01 ICP-MS 0 % Natrium (Na) 50 ICP-OES 0,4 % Nikkeli (Ni) 2 ICP-OES 0,8 % Rauta (Fe) 50 ICP-OES 0 % Rikki (S) 20 ICP-OES 5 % Rubidium (Rb) 2 ICP-OES 0 % Seleeni (Se) 0,02 ICP-MS 0 % Sinkki (Zn) 1 ICP-OES 0 % Skandium (Sc) 0,1 ICP-MS 0 % Strontium (Sr) 1 ICP-OES 0 % Tallium (Tl) 0,03 ICP-MS 0 % Telluuri (Te) 0,006 ICP-MS 15,1 % Tina (Sn) 0,1 ICP-MS 0 % Titaani (Ti) 2 ICP-OES 0 % Torium (Th) 0,01 ICP-MS 0 % Uraani (U) 0,03 ICP-MS 0 % Vanadiini (V) 1 ICP-OES 0 % Vismutti (Bi) 0,01 ICP-MS 0 % Volframi (W) 0,2 ICP-MS 29,4 % Yttrium (Y) 0,5 ICP-OES 0 % Zirkonium (Zr) 1 ICP-OES 23,4 %

15 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 12 Akkredtoidun laboratorion sisäisten laadunvarmistusmenetelmien lisäksi projektissa käytettiin seuraavia laadunvarmistusmenetelmiä: Analytiikan vertailunäytteet. GTK lisäsi analysoitavien näytteiden joukkoon viisi projektin omaa vertailunäytettä, jonka alkuainepitoisuudet tunnetaan aiempien analyysikertojen perusteella. Projektin oma vertailunäyte ei vastaa laadultaan kansainvälistä sertifioitua vertailunäytettä. Projektin oma vertailunäyte on valmistettu kuivaamalla, seulomalla ja homogenisoimalla Pirkanmaalta otettua moreenia. Lisäksi laboratorio raportoi käyttämiensä kansainvälisten sertifioitujen vertailunäytteiden analyysitulokset. Maaperänäytteiden ICP-OES ja ICP-MS tekniikalla tehtyjä analyysejä varten on käytetty QCMCS- ja QCTILL2-nimisiä sertifioituja vertailunäytteitä. ph:n laadunvarmistuksessa on käytetty QCRHUMUS-B- ja QCKU130C-B-nimisiä vertailunäytteitä. Hiilipitoisuuden laadunvarmistuksessa on käytetty QC308D- ja QC309E-nimisiä vertailunäytteitä. Elohopean laadunvarmistuksessa on käytetty QCGSD12- ja QC907-nimisiä vertailunäytteitä. Näistä QCMCS-, QCGSD12- ja QCRHUMUS-B-vertailunäytteiden pitoisuuksista oli vertailutietoa saman laboratorion aiemmin tekemistä analyyseistä. Noin 5 %:sta näytteitä otettiin rinnakkaisnäytteet kentällä. Rinnakkaisnäyte otettiin näytteenottokuopasta vastakkaiselta seinältä kuin varsinainen maaperänäyte.normaalirinnakkaisnäytepareja oli 9 kappaletta. Kenttärinnakkaiset kuvastavat näytteenottomateriaalin paikallista epähomogeenisuutta. Lisäksi siihen sisältyy mahdollisen näytteenottovirheen identifiointi. Laboratorio teki 5 %:sta näytteistä uusinta-analyysit, Uusinta-analyysipareja oli 12 kappaletta. Vaasan kaupungin alueelta otettujen maaperän taustapitoisuusnäytteiden analytiikan laatua arvioitiin pitoisuuksien aikasarja kuvaajalla, projektistandardin ja laboratorion vertailunäytteiden pitoisuustason vaihtelua X-Chart-kuvaajilla (kuva 7) sekä uusintaanalyysien ja kenttärinnakkaisnäytteiden pitoisuuseroja Thompson and Howarth kuvaajilla (kuva 8). Seurantanäytteiden alkuainepitoisuuksien variaatiokertoimet esitettiin taulukkoina. Taulukot ja kuvaajat on esitetty GTK:n sisäisessä laadunvalvontaraportissa. Kuvan 7 mukaan Vaasan analyysierän joukkoon lisättyjen projektin seurantanäytteiden arseenipitoisuudet vaihtelivat vain hyvin vähän pitkäaikaisen keskiarvon ympärillä. Kuvan 8 mukaan Vaasan maaperästä otettujen näytteiden normaalin arseenimäärityksen ja uusinta-analyysin pitoisuusero on korkeintaan 10 %, yleensä selvästi pienempi. Vuonna 2017 otettujen maaperänäytteiden analytiikka Vaasan kaupungin alueelta otetuissa näytteissä on varsin luotettava. Laadunvarmistuksessa käytettyjen näytteiden alkuainepitoisuuksien variaatiokertoimet (CV% tai RSD%) olivat yleensä pieniä. Ainoastaan boorin (B) ja telluurin (Te) variaatiokertoimet olivat suurempia kuin 20 %. Boorin määritysraja oli huomattavasti pienempi kuin aiemmissa vastaavissa tutkimuksissa. Telluuripitoisuus jäi noin 16 % tutkituissa näytteissä alle

16 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 13 analyysimenetelmän määritysrajan. Myös volframin (W) ja zirkoniumin (Zr) pitoisuudet olivat usein alle analyysimenetelmän määritysrajan. Kadmiumin pitoisuudet olivat kahdessa seurantanäytteessä (lähes) 2SD (keskihajonta) pienempiä kuin pitkäaikainen saman seurantanäytteen keskiarvo aiemmissa taustapitoisuuskartoituksissa. Laboratorion tekemän lisätarkastelun perusteella kadmiumin pitoisuusmääritykset ovat kuitenkin laboratorion oman, yli 10 vuotta jatkuneen seurannan hyväksyttävän vaihtelun sisällä. Kuva 7. Projektin kahdesta omasta vertailunäytteestä määritetyt arseenipitoisuudet (pallot) ja aiemmin samasta näytemateriaalista tehtyjen arseenimääritysten keskiarvo (vihreä viiva) sekä ±1 keskihajonnan arvot (violetit viivat) ja ± 2 keskihajonnan arvot (punaiset viivat). Data point = analysoitu näyte (1-5). As_512M c(mg/kg) = Kuningasvesiliukoinen arseenipitoisuus alle 2 mm raekokolajitteessa yksikössä mg/kg.

17 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 14 Kuva 8. Vaasan kaupungin alueelta otettujen maaperänäytteiden arseenipitoisuuksien uusinta-analyysit esitettynä Thompson and Howarth kuvaajalla. Vaaka-akselilla on normaalin analyysin ja uusinta-analyysin keskiarvo (Mean of pulps mg/kg) ja pystyakselilla näiden analyysien erotus (Pulp difference mg/kg). Vihreä viiva kuvaa 10 % poikkeamaa, sininen viiva 20 % poikkeamaa. Punainen viiva on analyysimenetelmän määritysraja. Alle 2 mm raekokolajite, AR-uutto. N = Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto Kenttähavainnot ja analyysitulokset yhdistettiin tarkastelua varten taulukko- ja tilastoohjelmilla (Excel ja SPSS) ja niillä tuotettiin raportin taulukot ja diagrammit. Taulukoinnin avulla tarkistettiin myös pitoisuustasot mahdollisten raportointivirheiden havaitsemiseksi. Kenttähavainnot syötettiin myös GTK:n ylläpitämään geotietojärjestelmään, josta ne siirretään taustapitoisuustietokantaan. Karttakuvien työstämisessä on käytetty Excel- ja ArcMap-ohjelmia. Taustapitoisuuskartoituksen yhtenä tavoitteena on määrittää Vaasan taajama-alueen maaperälle tavanomaisen taustapitoisuusjakauman yläraja, eli suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP-arvo). Alueellisia suurimpia suositeltuja taustapitoisuusarvoja (SSTP-arvoja) on Suomessa laskettu maaperän alkuainepitoisuuksille maalajeittain. Kyseinen arvo perustuu SFS-ISO-standardin suosituksen mukaisesti laatikko-janakuvaajan (box-whisker-plot) ylemmän whisker-janan ylärajaan riittävän suuresta näytejoukosta (vähintään 30 näytettä). Vaasan taajamakartoituksessa kerätty aineisto ei riittänyt maalajikohtaiseen arvioon, joten näytteistä laskettiin vain yksi, kaikki maalajit

18 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 15 sisältävä SSTP-arvo alkuaineittain. Suurimman suositellun taustapitoisuuden lukuarvo laskettiin seuraavasti: SSTPAA = P75 + 1,5 x (P75 P25) [1] jossa, SSTPAA = alkuaineen AA suurin suositeltu taustapitoisuusarvo P75 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 75. persentiili P25 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 25. Persentiili. Jos laskettu SSTP-arvo on suurempi kuin suurin mitattu pitoisuusarvo, SSTP-arvona käytetään aineiston maksimia. Vaasassa näin kävi alumiinille ja skandiumille. Kaavan [1 ] avulla pyritään laskemaan taustapitoisuuksille arvo, jossa huomioidaan näytejoukon tavanomaiset suuret pitoisuudet osaksi taustapitoisuutta, mutta jossa poikkeukselliset arvot jätetään huomioimatta. Pintamaanäytteiden analyysitulokset on esitetty valittujen alkuaineiden osalta kartoissa pallosymbolein sijaintipaikkansa kohdalla. Symboleiden koko ja väri ovat verrannollisia kartalla kuvattuun alkuainepitoisuuteen siten, että pallosymbolin koko kasvaa alkuaineen pitoisuuden kasvaessa. Kaikki käytetyn analyysimenetelmän määritysrajaa pienemmät pitoisuudet tai10 % pienimmistä pitoisuuksista on esitetty pienimmällä pallosymbolilla vihreällä värillä. Suurimmista pitoisuuksista 2 % (eli yleensä viisi suurinta pitoisuutta) on esitetty suurimmalla vihreällä pallosymbolilla, paitsi jos kyse on PIMA-asetuksen kynnysarvon tai ohjearvojen ylittävistä pitoisuuksista. PIMA-asetuksen (VNa 214/2007) kynnysarvon ylittävät pitoisuudet on esitetty keltaisella symbolilla, alemman ohjearvon ylittävät pitoisuudet oranssilla symbolilla ja ylemmän ohjearvon ylittävät pitoisuudet punaisella symbolilla (taulukko 4).

19 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 16 Taulukko 4. Haitallisten metallien ja puolimetallien kynnys- ja ohjearvot valtioneuvoston asetuksen (VNa 214/2007) maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista. Alkuaine Kynnysarvo Alempi ohjearvo Ylempi ohjearvo mg/kg mg/kg mg/kg Antimoni (Sb) Arseeni (As) Elohopea (Hg) 0,5 2 5 Kadmium (Cd) Koboltti (Co) Kromi (Cr) Kupari (Cu) Lyijy (Pb) Nikkeli (Ni) Sinkki (Zn) Vanadiini (V) Vaasan taajama-alueen maaperän taustapitoisuuksia on tarkasteltu seuraavassa luvussa alueen maaperän ominaispiirteiden suhteen mielenkiintoisimpien haitallisten alkuaineiden osalta. Tulokset ovat esitetty taulukoiden lisäksi laatikko-jana -kuvaajien avulla (box-whisker chart). Pystyakselilla esitetään alkuaineen pitoisuus (mg/kg) ja vaaka-akselilla maalaji. Laatikon keskellä oleva paksu viiva on mediaaniarvo. Laatikko kuvaa näytteen mediaanin viereisiä 50 prosenttia siten, että kaikista havainnoista 25 % on pienempiä kuin laatikon alaraja ja 25 % suurempia kuin laatikon yläraja. Laatikosta lähtevät janat osoittavat pienimmän ja suurimman tavanomaisena pidettävän pitoisuuden. Janan ylärajaa voitaisiin pitää kyseisen aineiston perusteella koko tutkitun alueen pintamaan suurimpana suositeltuna taustapitoisuutena (SSTP). Sitä suuremmat yksittäiset arvot on merkitty palloilla ja tähdillä. Tähdillä merkitään arvot, jotka ovat suurempia kuin laatikon ylärajan arvo + 3 x laatikon korkeus. 5 VAASAN MAAPERÄN TAUSTAPITOISUUDET Maaperän taustapitoisuudella tarkoitetaan haitallisten aineiden luontaisesti tavanomaista pitoisuutta maaperässä tai sellaisia kohonneita pitoisuuksia, jotka esiintyvät pintamaassa laajalla alueella pilaantuneeksi epäillyn alueen ympäristössä (PIMA-asetus: VNa 214/2007). Luontaisiin pitoisuuksiin vaikuttavat alla olevan kallioperän alkuainekoostumus sekä pintamaan maalaji. Paikallisen kallioperän koostumus on selvimmin vaikuttanut jäätiköitymisen aikana syntyneen, lyhyen matkaa kulkeutuneen pohjamoreenin koostumukseen. Vaasan näytteistä lähes 30 % on otettu moreenista. Maaperän raekoon on

20 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 17 havaittu vaikuttavan alkuaineiden esiintymiseen ja useiden metallien (esim. koboltti, kromi, kupari, nikkeli, sinkki, vanadiini) keskimääräiset pitoisuudet ovat Suomessa usein suurempia hienorakeisissa savi- ja silttinäytteissä kuin moreenissa tai hiekassa (esim. Tarvainen ym. 2013). Vaasan näytteistä lähes 20 % on otettu luonnontilaisista savimaista. Taajama-alueilla on rakentamisen yhteydessä kasattu paljon täyttömaita, joissa alkuaineiden pitoisuudet voivat poiketa selvästikin läheisten luonnonmaiden pitoisuuksista. Vaasan näytteistä suurin osa edustaa erilaisia täyttömaita tai viherrakentamisessa käytettyä multaa. Vaasan taajama-kartoituksessa analysoitiin kaikkiaan 220 pintamaanäytettä, jotka oli otettu 0-10 cm syvyydeltä. Tutkituista alkuaineista merkittävin oli maaperän arseenipitoisuus. Peräti 74 näytteen (33 %) arseenipitoisuus ylitti PIMA-asetuksen (VNa 214/2007) kynnysarvon 5 mg/kg. Kaikkien Vaasan pintamaanäytteiden perusteella laskettu suurin suositeltu arseenin taustapitoisuus (SSTP-arvo) on 10,7 mg/kg. Neljän näytteen arseenipitoisuus oli sitäkin suurempi, mutta yhdenkään näytteen pitoisuus ei ylittänyt arseenin alempaa ohjearvoa 50 mg/kg. Vaasa kuuluu Etelä-Suomen arseeniprovinssiin, joten arseenipitoisuus on todennäköisesti pääosin luonnollista. Muiden alkuaineiden osalta Vaasan taajamakartoituksen pintamaan tuloksissa ilmeni vain yksittäisiä PIMA-asetuksen kynnysarvojen ylityksiä ja aineiston laskennalliset suurimmat suositeltavat taustapitoisuusarvot (SSTP-arvot) olivat PIMA-asetuksen alkuaineiden osalta alle kynnysarvojen (Taulukko 5). Kynnysarvon ylittävät maksimipitoisuudet on esitetty lihavoituna taulukossa. Aineiston alkuaineiden suurimmat mitatut pitoisuudet ylittivät tuloksista lasketun SSTP-arvon usean alkuaineen kohdalla. Pienin ph-arvo oli 3,45. Seuraavissa kappaleissa käsitellään aineiston tuloksia tilastoin sekä karttaesitysten avulla. Tarkempaan tarkasteluun on valittu PIMA-asetuksen metallit ja puolimetallit.

21 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 18 Taulukko 5. Vaasan taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) alkuainepitoisuuksien mediaani- ja maksimiarvot sekä laskennalliset suurimmat taustapitoisuusarvot (SSTP) ja PIMA-asetuksen kynnysarvot (VNa 214/2007). Näytteet on analysoitu <2 mm fraktiosta kuningasvesiliuotuksella. Alkuaine Mediaani Maksimiarvo SSTP Kynnysarvo Alumiini Al (mg/kg) Antimoni Sb (mg/kg) 0,17 3,32 0,55 2 Arseeni As (mg/kg) 3,87 21,4 10,7 5 Barium Ba (mg/kg) 53, Beryllium Be (mg/kg) 0,40 1,86 1,04 Elohopea Hg (mg/kg) 0,028 2,15 0,112 0,5 Fosfori P (mg/kg) Hiili C (%) 3,35 23,7 11,7 Hopea Ag (mg/kg) 0,0650 9,95 0,175 Kadmium Cd (mg/kg) 0,09 2,30 0,25 1 Kalium K (mg/kg) Kalsium Ca (mg/kg) Koboltti Co (mg/kg) 4,90 13,1 11,7 20 Kromi Cr (mg/kg) 26, Kupari Cu (mg/kg) 15, Lantaani La (mg/kg) 19,6 57,8 44 Lyijy Pb (mg/kg) 9, Magnesium Mg (mg/kg) Mangaani Mn (mg/kg) Molybdeeni Mo (mg/kg) 0,870 9,54 2,98 Natrium Na (mg/kg) Nikkeli Ni (mg/kg) 13,4 34, Rauta Fe (mg/kg) Rikki S (mg/kg) Rubidium Rb (mg/kg) 23, Seleeni Se (mg/kg) 0,54 1,74 1,33 Sinkki Zn (mg/kg) 44, Skandium Sc (mg/kg) 3,14 8,10 8,10 Strontium Sr (mg/kg) 13, Tallium Tl (mg/kg) 0,21 0,87 0,46 Telluuri Te (mg/kg) 0,01 0,04 0,04 Tina Sn (mg/kg) 0,85 41,1 2,4 Titaani Ti (mg/kg) Torium Th (mg/kg) 4,42 15,1 12,2 Uraani U (mg/kg) 1,62 4,71 4,6 Vanadiini V (mg/kg) 33, Vismutti Bi (mg/kg) 0,11 0,98 0,32 Volframi W (mg/kg) 0,25 4,60 0,72 Yttrium Y (mg/kg) 8,63 27,6 23,6 Zirkonium Zr (mg/kg) 2,0 60,0 6,0 ph 4,24 7,07

22 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet Arseeni Arseeni (As) on puolimetalli, joka esiintyy luontaisesti maa- ja kallioperässä yleensä pieninä määrinä. As-pitoisuuden on kuitenkin todettu vaihtelevan Suomessa suuresti ja keskimääräistä suurempia luontaisia pitoisuuksia tavataan yleisesti koko Etelä-Suomen alueella. Myös Kittilässä on yksi arseeniprovinsseista. Arseenilla on todettu olevan haitallisia ympäristö- ja terveysvaikutuksia, ja sille on esitetty PIMA-asetuksessa (VNa 214/2007) kynnys- ja ohjearvot. Arseenipitoisuudet ovat yleensä suuremmat lähellä kalliopintaa olevissa moreenikerroksissa, mutta arseenia voi päätyä maaperään myös ihmistoiminnan vaikutuksesta. Vaasa kuuluu valtakunnallisen kartoituksen perusteella Etelä-Suomen arseeniprovinssiin. Vaasan taajamakartoituksessa maaperän arseenipitoisuuksista 33 % ylitti PIMA-asetuksen (VNa 214/2007) kynnysarvon 5 mg/kg. Moreenin hienoaineksen keskimääräinen arseenipitoisuus Suomessa on noin 3 mg/kg (Koljonen 1992). Kaikista 220 pintamaanäytteestä laskettu suurin suositeltu taustapitoisuusarvo on 10,7 mg/kg eli suurempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo. SSTP-arvot pyöristetään yleensä samaan tarkkuuteen kuin PIMA-asetuksen kynnysarvot eli arseenille SSTP-arvo olisi 11 mg/kg. Kuvan 9 perusteella savissa (ja siltissä) on suurempia arseenipitoisuuksia kuin muissa maalajeissa, mediaanipitoisuuskin ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvon 5 mg/kg. Maalajikohtaisen suurimman suositellun taustapitoisuusarvonlaskemiseen tarvitaan vähintään 30 näytettä. Kaikissa maalajeissa oli PIMA-asetuksen kynnysarvon ylittäviä pitoisuuksia. Taulukossa 6 on laskettu arseenin SSTP-arvot moreenille, saville ja multamaille, joista oli tässä tutkimuksessa yli 30 näytettä. Satunnaisten tavanomaista suurempien arseenipitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa. Tässä tutkimuksessa maankäyttö ei selittänyt arseenipitoisuuksien eroja yhtä hyvin kuin maalaji. Maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnissa on Vaasassa perusteltua käyttää arviointikriteerinä PIMA-asetuksen kynnysarvon 5 mg/kg sijaan alueellista suurinta suositeltua taustapitoisuusarvoa 11 mg/kg. Kuvassa 10 on esitetty karttana Vaasan pintamaiden arseenipitoisuus.

23 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 20 Kuva 9. Vaasan taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) arseenipitoisuudet (< 2 mm raekoko, ARliuotus) vuonna 2017 maalajin mukaisesti luokiteltuna. Vaakaviiva kuvaa PIMA-asetuksen arseenin kynnysarvoa 5 mg/kg (VNa 214/2007). Näytemäärät: hiekka 23 kpl, moreeni 59 kpl, savi 42 kpl, täyttömaa, jossa vaihteleva raesuuruus 20 kpl, hienorakeinen täyttömaa 12 kpl, multa 64 kpl. Taulukko 6. Vaasan pintamaiden arseenin suurin suositeltu taustapitoisuusarvo maalajeittain. Maalaji Arseenin SSTP-arvo mg/kg Moreeni 8 Savi 12 Multa 10

24 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 21 Kuva 10. Arseenipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, <2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Symbolien väritys: kynnysarvoa pienemmät tulokset vihreällä värillä, ja kynnysarvon ylittävät mutta Vaasan suurinta suositeltua taustapitoisuusarvoa (SSTP) 10,7 mg/kg pienemmät pitoisuudet sinisellä ja SSTP-arvoa suuremmat pitoisuudet keltaisella. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. 5.2 Muut PIMA-asetuksen alkuaineet Vaasa sijaitsee geokemiallisten metalliprovinssien ulkopuolella, joten geologian perusteella ei odoteta havaittavan tavanomaista suurempia koboltti-, kupari-, kromi-, nikkeli-, sinkki- tai vanadiinipitoisuuksia (Eklund 2008). Paikallisesti esimerkiksi metallipitoiset mustaliuskeet voivat näkyä päällä olevan moreenin tai hiekan tavanomaista suurempina metallipitoisuuksina, mutta Vaasan taajamakartoituksen alueella ei esiintynyt mustaliuskeita. PIMA-asetuksessa (VNa 214/2007) on määritetty kynnys- ja ohjearvot arseenin lisäksi kymmenelle muulle metallille tai puolimetallille. Näistä koboltin ja nikkelin suurimmatkin

25 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 22 pitoisuudet olivat Vaasassa pienempiä kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo. Näiden alkuaineiden pitoisuudet olivat yleensä hieman suuremmat erilaisissa täyttömaissa ja mullassa kuin luonnon mineraalimaissa, tosin myös savissa oli nikkeliä lähes sama määrä kuin täyttömaissa (kuva 11). Kahden näytteen kadmiumpitoisuudet ylittivät PIMA-asetuksen kynnysarvon (kuva 12). Kadmium voi sitoutua maaperän orgaaniseen ainekseen. Kadmiumpitoisuus korreloi positiivisesti hiilipitoisuuden eli näytteissä olevan orgaanisen aineksen määrän kanssa. Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimen (ρ) arvo kadmiumin ja hiilen korrelaatiolle on 0,656, joka on tilastollisesti erittäin merkitsevä. Elohopea (kuva 13) sitoutuu herkästi maaperän orgaaniseen ainekseen (ρ = 0,608). Vaasan taajamanäytteiden elohopean mediaanipitoisuus oli vain 0,028 mg/kg, mikä on selvästi pienempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo 0,5 mg/kg. Täyttömaiden elohopeapitoisuudet olivat yleensä suurempia kuin luonnonmaiden elohopeapitoisuudet. Mullassa ja moreenissa oli muutamia näytteitä, joiden elohopeapitoisuus ylitti PIMA-asetuksen kynnysarvon ja joissakin tapauksissa myös alemman ohjearvon. Suurimmat pitoisuudet olivat 2,15 ja 2,10 mg/kg. Satunnaisten tavanomaista suurempien elohopeapitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa.

26 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 23 Kuva 11. Vaasan taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) nikkelipitoisuudet (< 2 mm raekoko, ARliuotus) vuonna 2017 maalajin mukaisesti luokiteltuna. Näytemäärät: hiekka 23 kpl, moreeni 59 kpl, savi 42 kpl, täyttömaa, jossa vaihteleva raesuuruus 20 kpl, hienorakeinen täyttömaa 12 kpl, multa 64 kpl.

27 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 24 Kuva 12. Kadmiumpitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Keltaisella symbolilla esitettyjen näytteiden kadmiumpitoisuus ylittää PIMA-asetuksen (VNa 214/2007) kynnysarvon 1 mg/kg. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.

28 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 25 Kuva 13. Elohopeapitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla ja alemman ohjearvon ylitys oranssilla symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. Vanadiini (V) esiintyy Suomen maa- ja kallioperässä luontaisesti, ja sitä on paljon eloperäistä hiiltä sisältävissä liuskeissa sekä savissa ja rautaoksideissa. Vanadiini saostuu hyvin orgaanisperäistä hiiltä sisältäviin sedimentteihin. Moreenin hienoaineksen keskimääräinen vanadiinipitoisuus maaperässä on noin 80 mg/kg (Koljonen 1992). Vaasan taajama-alueen pitoisuudet olivat pääsääntöisesti tätä pitoisuutta selvästi pienempiä. Aineiston vanadiinipitoisuuden mediaani on 33 mg/kg, joka on hieman pienempi kuin PIMAasetuksessa esitetty Suomen maaperän luontainen pitoisuus 38 mg/kg (VNa 214/2007). Yhden näytteen pitoisuus savessa ylitti kynnysarvon 100 mg/kg (kuva 14). Saven lisäksi täyttömaiden vanadiinipitoisuudet olivat suurempia kuin luonnon moreeni- ja hiekkamaiden pitoisuudet.

29 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 26 Kuva 14. Vanadiinipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. Kupari (Cu) esiintyy luontaisesti pieninä määrinä maa- ja kallioperässä. Runsaasti kuparia tavataan orgaanisesta aineksesta syntyneissä mustaliuskeissa, joita esiintyy Vaasassa taajamakartoitusalueen itäpuolella. Maaperässä kuparia esiintyy etenkin kiinnittyneenä savimineraaleihin, orgaaniseen ainekseen sekä rauta-, alumiini- ja mangaanisaostumiin. Suomen moreenin kuparipitoisuuden mediaani on 20 mg/kg (Koljonen 1992), Vaasassa mediaanipitoisuus on noin 16 mg/kg (taulukko 5). Vaasan taajamageokemian näytteissä kuparipitoisuus korreloi voimakkaasti orgaanisen aineksen määrän (hiilipitoisuus) kanssa, Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimen (ρ) arvo on 0,537. Yhden näytteen pitoisuus ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvon (kuva 15). Kromi (Cr) esiintyy kallio- ja maaperässä varsin pysyvissä ja niukkaliukoisissa oksidimineraaleissa ja vähäisessä määrin silikaattimineraaleihin sitoutuneena. Suomessa

30 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 27 kromia on käytetty erityisesti ruostumattoman teräksen valmistuksessa sekä mm. nahka- ja kemianteollisuudessa. Suomen luonnossa kromi esiintyy kolmenarvoisena, haitallisempaa kuudenarvoista hapetusmuotoa ei ole tavattu luontaisesti Suomen maaperästä (Reinikainen 2007). Vaasan taajamien pintamaan kromipitoisuudet ovat samaa suurusluokkaa kuin useissa muissa Suomen kaupungeissa, mediaaniarvo on 26,6 mg/kg. Yhdessä Vaasan mullasta otetussa pintamaanäytteessä kromipitoisuus ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvon. Suurimmat pitoisuudet havaittiin multamaasta ja täyttömaasta (kuva 16). Lyijyä (Pb) esiintyy luontaisesti Suomen kallio- ja maaperässä. Tyypillisesti sitä esiintyy niukkaliukoisena karbonaatti- ja sulfidimineraaleissa sekä vähäisinä määrinä sitoutuneena silikaattimineraaleihin. Lyijyä vapautuu ilmaan mm. hiilivoimaloista sekä metalli- ja kemianteollisuudesta ja paikallisesti se voi olla ongelma mm. ampumaradoilla ja niiden ympäristössä. Ennen lyijyttömän polttoaineen yleistymistä myös liikenteellä oli suuri rooli lyijypäästöjen aiheuttajana. Joissakin taajamageokemiallisissa tutkimuksissa on havaittu, että lyijypitoisuudet ovat nykyisinkin suurempia lähellä vilkasliikenteisiä teitä (esimerkiksi Jarva & Tarvainen 2008). Lyijy kertyy tavallisesti maaperän orgaaniseen pintakerrokseen, saviainekseen tai saostumiin (Fe, Al, Mn) ja sen kulkeutuvuus on yleensä heikkoa. Lyijy on elolliselle luonnolle yksi haitallisimmista metalleista, se kertyy ihmiseen ravintoketjussa ja sen on todettu olevan erittäin myrkyllistä vesieliöille (Koljonen 1992, Reinikainen 2007). Vaasan pintamaan keskimääräiset lyijypitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa kuin monissa muissa Suomen kasvukeskustaajamissa, esimerkiksi Vaasan pintamaan lyijypitoisuuden mediaaniarvo oli 9,8 mg/kg ja Lahden 8,2 mg/kg (Hatakka ym. 2014). Lyijy sitoutuu voimakkaasti maaperän orgaaniseen ainekseen, Vaasankin aineistossa lyijypitoisuudella on positiivinen korrelaation maaperän hiilipitoisuuden kanssa (ρ = 0,424). Suurimmat yksittäiset lyijypitoisuudet havaittiin mullasta. Kynnysarvon 60 mg/kg ylittäviä pitoisuuksia oli myös hiekassa, savessa ja hienojakoisessa täyttömaassa. Lyijypitoisuuskartta on esitetty kuvassa 17.

31 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 28 Kuva 15. Kuparipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.

32 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 29 Kuva 16. Kromipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.

33 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 30 Kuva 17. Lyijypitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla ja alemman ohjearvon ylitys oranssilla symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. Antimonipitoisuudet (Sb) ovat usein tavanomaista isompia arseeniprovinssien alueella. Vaasa kuuluu Etelä-Suomen arseeniprovinssiin ja arseenille määritettiin Vaasan näytteiden perusteella kynnysarvoa suurempi suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP). Antimonin laskennallinen SSTParvo on pienempi kuin PIMA-asetuksen (VNa 214/2007) kynnysarvo 2 mg/kg, mutta kolmen näytteen pitoisuus (kaksi näytettä mullasta, yksi savesta) ylitti kynnysarvon (kuva 18). Sinkki (Zn) oli ainut alkuaine, jonka pitoisuus Vaasan pintamaiden taustapitoisuusnäytteissä ylitti sekä kynnysarvon että PIMA-asetuksen ylemmän ohjearvon (kuva 19). Yksi kynnysarvon ylittävä pitoisuus määritettiin savimaasta, kaikki muut korkeat sinkkipitoisuudet havaittiin mullasta. Satunnaisten tavanomaista suurempien sinkkipitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa.

34 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 31 Kuva 18. Antimonipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.

35 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 32 Kuva 19. Sinkkipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperässä vuonna 2017 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla, alemman ohjearvon ylitys oranssilla symbolilla ja ylemmän ohjearvon ylitys punaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 220 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus. Taulukoissa 7 ja 8 on verrattu Vaasan taajama-alueen maaperän pintamaan PIMA-asetuksen alkuaineita maalajeittain. Kustakin maalajista pitäisi olla vähintään 30 näytettä, jotta suurimmat suosittelut taustapitoisuudet voitaisiin laskea maalajeittain. Joistakin maalajeista on vain muutamia näytteitä, joten taulukoiden 7 ja 8 mediaanipitoisuudet ovat vain suuntaa-antavia. Taulukosta havaitaan, että saven, erilaisten täyttömaiden ja multamaan keskimääräiset antimoni-, elohopea-, kadmium-, koboltti-, kromi-, kupari-, nikkeli-, lyijy-, sinkki- ja vanadiinipitoisuudet ovat suurempia kuin moreeni- ja hiekkamaiden keskimääräiset pitoisuudet. Taulukoissa 9 ja 10 on merkitty mistä maalajeista otetuissa näytteissä on kynnysarvon, alemman ohjearvon tai ylemmän ohjearvon ylityksiä.

36 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Vaasan taustapitoisuudet 33 Taulukko 7. Antimonin, arseenin, elohopean, kadmiumin, koboltin ja kromin mediaanipitoisuudet Vaasan taajama-alueen maaperän pintamaassa (0-10 cm) maalajeittain. Taulukossa on esitetty myös koko aineiston mediaani- ja maksimiarvot sekä laskennalliset SSTP-arvot. Tulosten vertailuarvoiksi on koottu moreenin taustapitoisuudet Suomessa, PIMA-asetuksessa esitetty maaperän luontainen pitoisuus sekä PIMA-asetuksen kynnysarvot (Koljonen 1992, VNa 2014/2007). Näytepisteitä oli yhteensä 220 kappaletta, tarkempi näytepisteiden jakauma eri maalajeihin on esitetty suluissa maalajin nimen jälkeen. Maalaji: Antimoni Arseeni Elohopea Kadmium Koboltti Kromi mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mediaani mediaani mediaani mediaani mediaani mediaani Hiekka ja sora (23 näytettä) 0,08 2,1 0,012 0,05 2,7 13,9 Moreeni (61) 0,10 2,8 0,022 0,05 2,8 19,2 Savi ja siltti (42) 0,22 6,2 0,040 0,09 6,4 39,8 Täyttömaat: Vaihteleva raesuuruus (22) 0,25 4,0 0,024 0,09 7,0 38,8 Hienorakeinen täyttö (12) 0,20 4,1 0,036 0,12 5,0 26,1 Multa (69) 0,22 4,0 0,041 0,13 5,1 28,1 Koko aineisto (220) 0,17 3,87 0,028 0,09 4,90 26,6 Maksimiarvo 3,32 21,4 2,15 2,30 13,1 116 Luontainen pitoisuus 1 (med) 0,02 1 0,005 0, SSTP-arvo 0, ,11 0, Kynnysarvo (VNa 214/2007) 2 5 0, Moreenin hienoaineksen luontaisen pitoisuuden mediaani. Lähde: PIMA-asetus (VNa 214/2007)