Espoon maaperän taustapitoisuudet Timo Tarvainen

Transkriptio

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

2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Päivämäärä / Dnro Tekijät Timo Tarvainen Raportin laji Arkistoraportti Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Raportin nimi Espoon maaperän taustapitoisuudet Tiivistelmä Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin vuonna 2009 keräämällä ja analysoimalla Espoon kaupungin alueelta 40 luonnontilaisesta maaprofiilista pinta- ja pohjamaa sekä humusnäytteitä. Lisäksi kerättiin ja analysoitiin 0-25 cm ja 0-2 cm:n pintamaanäytteitä 30 taajamakohteesta. Näytteistä analysoitiin kuningasvesiliukoisia pitoisuuksia. Luonnonmaanäytteet edustivat alueen yleisimpiä mineraalisia maalajeja eli savea, moreenia ja lajittunutta hiekkaa ja soraa. Taajama-alueilta valittiin eri maankäyttömuotoja edustavia näytteenottopaikkoja yhteistyössä Espoon kaupungin ympäristökeskuksen kanssa. Espoon maaperän arseenipitoisuudet ovat suuremmat kuin maaperän tavanomaiset arseenipitoisuudet suurimmassa osassa Suomea kaikissa tutkituissa maalajeissa. Espoon taajama-alueilla suositellaan käytettäväksi arseenin taustapitoisuutena arvoa 10 mg/kg, mikäli vielä tarkempaa paikallista taustapitoisuutta ei ole selvitetty. Lisäksi taajamien ulkopuolella savimaiden koboltti- ja vanadiinipitoisuudet ylittivät paikoin kynnysarvot. Muiden PIMAasetuksessa mainittujen metallien ja puolimetallien taustapitoisuudet ovat Espoossa pääsääntöisesti pienempiä kuin asetuksen kynnysarvot. PAH- ja PCB-yhdisteiden pitoisuudet olivat pieniä verrattuna PIMA-asetuksen kynnysarvoihin. Taajama-alueiden pintamaassa on keskimäärin enemmän hiiltä, kalsiumia, kadmiumia, kuparia, kaliumia, magnesiumia, mangaania, nikkeliä, fosforia, lyijyä, rubidiumia, rikkiä, strontiumia, uraania ja sinkkiä verrattuna Espoon taajamien ulkopuolelta kerättyjen moreenin pintamaanäytteiden pitoisuuksiin. Luonnontilaisilla mailla useimpien tutkittujen alkuaineiden pitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa pinta- ja pohjamaassa. Pintamaassa oli usein pohjamaata enemmän elohopeaa, lyijyä, kadmiumia, hopeaa, molybdeenia, antimonia, seleeniä, tinaa ja sinkkiä. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Ympäristögeologia, geokemialliset tutkimukset, maaperä, perustilan kartoitus, alkuaineet, pitoisuus, arseeni Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Espoo Karttalehdet Muut tiedot SSTP-arvot ja PCB-summapitoisuudet korjattu Arkistosarjan nimi Geokemialliset tutkimukset Kokonaissivumäärä Kieli suomi Yksikkö ja vastuualue Etelä-Suomen yksikkö VA 212 Allekirjoitus/nimen selvennys Arkistotunnus S41/2010/39 Hinta Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Julkisuus julkinen

3 Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 JOHDANTO 1 2 ESPOON KALLIOPERÄ JA MAAPERÄ 1 3 AIEMMAT GEOKEMIALLISET TUTKIMUKSET 3 4 TUTKIMUSAINEISTO JA MENETELMÄT Näytteenotto Näytteenotto taajamien ulkopuolella Näytteenotto taajama-alueilla Esikäsittely ja analytiikka Humusnäytteet Mineraalimaanäytteet taajamien ulkopuolella Mineraalimaanäytteet taajamissa Laadunvalmistus Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto 13 5 TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU Alkuainepitoisuudet humuksessa Alkuaineiden pitoisuudet maaperässä taajamien ulkopuolella Alkuaineiden pitoisuudet taajamien maaperässä PCB- ja PAH-pitoisuudet taajamien maaperässä 31 6 JOHTOPÄÄTÖKSET 32 KIRJALLISUUSLUETTELO

4 1 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin vuonna 2009 keräämällä ja analysoimalla Espoon kaupungin alueelta 40 luonnontilaisesta maaprofiilista pintaja pohjamaa sekä humusnäytteitä. Lisäksi kerättiin ja analysoitiin 0-25 cm ja 0-2 cm:n pintamaanäytteitä 30 taajamakohteesta. Näytteistä analysoitiin kuningasvesiliukoisia pitoisuuksia. Luonnonmaanäytteet edustivat alueen yleisimpiä mineraalisia maalajeja eli savea, moreenia ja lajittunutta hiekkaa ja soraa. Taajama-alueilta valittiin eri maankäyttömuotoja edustavia näytteenottopaikkoja yhteistyössä Espoon kaupungin ympäristökeskuksen kanssa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää yli 30 alkuaineen taustapitoisuudet Espoossa eri maalajien pintaosassa ja muuttumattomassa pohjamaassa sekä humuksessa, alkuaineiden luonnollinen pitoisuusvaihtelu ja hajakuormituksen vaikutus pintamaahan. Luonnonmaiden lisäksi selvitetään taustapitoisuuksia taajamien pintamaassa, missä maaperä on usein täyttömaata. Tulokset lisätään myös valtakunnalliseen taustapitoisuusrekisteriin ( 2 ESPOON KALLIOPERÄ JA MAAPERÄ Espoon kaupungin verkkosivuilla kuvataan tiivistetysti kaupungin kallioperän koostumusta ( Espoon kallioperä voidaan karkeasti jakaa neljään kivilajiyksikköön. Pohjois- Espoossa laajoilla alueilla vallitsevana kivilajina on mikrokliinigraniitti, lisäksi vähäisemmissä määrin esiintyy kvartsi- ja granodioriiteja. Koilliseen suuntautuva soikea Bodomin rapakivigraniitti ulottuu Bodominjärven itäosista Vantaan Seutulan kylän koillispuolelle. Keski-Espoon kivilajit ovat pääasiassa kvartsi-maasälpägneissiä, kiillegneissiä ja amfiboliittia, jotka etelässä rajoittuvat Etelä-Espoon graniittialueeseen. Haavisto-Hyvärinen (2006) on kuvannut pääkaupunkiseudun ja sen ympäristön maaperän syntyä. Maaperäkartta on esitetty kuvassa 1, siihen on merkitty myös taustapitoisuuskartoituksen näytepisteiden sijainti. Espoon länsi- ja pohjoisosissa on runsaasti avokallioita, ohuen moreenipeitteen peittämää kalliomaata ja moreenia. Moreeni on syntynyt mannerjäätikön virtauksen irrottamasta, jauhamasta ja kuljettamasta sekalajitteisesta kiviaineksesta. Jään alla on syntynyt tiivistä pohjamoreenia, jäätikön sisällä ja pinnalla kulkeneesta aineksesta on muodostunut löyhää pintamoreenia. Moreenikerrostumien pintaosaa ovat myöhemmin muokanneet aallot ja routa. Bodomjärven itäpuolella sekä laajemmin itäisessä ja eteläisessä Espoossa on runsaasti eri Itämeren vaiheisiin kerrostuneita savikoita. Paikoitellen esiintyy turvetta. Karkearakeisia lajittuneita hiekka- ja sorakerrostumia on vähän. Tiheimmin asutulla alueella eteläisessä Espoossa on paljon täyttömaita.

5 Kuva 1. Espoon maaperäkartta ja näytteenottopisteiden sijainti. Maaperän 1: yleiskartta Geologian tutkimuskeskus Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupan:ro MML/VIR/TIPA/217/10. 2

6 3 3 AIEMMAT GEOKEMIALLISET TUTKIMUKSET GTK on tehnyt kaksi suurta valtakunnallista moreenigeokemiallista kartoitusta: suuralueellisen kartoituksen näytteenottotiheydellä 1 näyte/300 km 2 (Koljonen 1992) ja alueellisen kartoituksen tiheydellä 1 näyte/4 km 2 (Salminen 1995). Molemmissa kartoituksissa on kerätty näytteitä ainoastaan (lähes) muuttumattomasta pohjamaasta. Molemmissa kartoituksissa on analysoitu <0,06 mm raekoko, analytiikassa uuttomenetelmänä on ollut kuningasvesiuutto. Suuralueellisessa kartoituksessa on tehty lisäksi kokonaispitoisuusmäärityksiä. Suuralueellisen kartoituksen Etelä- ja Väli- Suomen näytteistä on jälkikäteen määritetty myös pitoisuudet <2 mm raekoossa sekä kuningasvesiuutolla että totaaliliuotuksella (Tarvainen 1995). Alueellisen kartoituksen näytteistä on valittu 90 näytteen otos, joista on määritetty kuningasvesiliukoisten pitoisuuksien lisäksi ammoniumasetaatti-edta-uuttoon perustuvat pitoisuudet (Tarvainen ja Kallio 2002). Laajimmissa valtakunnallisissa maaperägeokemiallisissa kartoituksissa on käytetty näytemateriaalina moreenia, joka on Suomen yleisin maalaji. Vuosina koottiin kansainvälisen Baltic Soil Survey -hankkeen yhteydessä näytteitä noin 130 maaprofiilista maatalousmailta. Tähän näytteenottoon sisältyi moreenin lisäksi hienojakoisia maalajeja (savi, siltti), karkeita lajittuneita maita ja orgaanisia maalajeja. Baltic Soil Survey -hanke poikkesi moreenigeokemiallisista kartoituksista myös siinä, että näytteitä otettiin pohjamaan lisäksi pintamaasta. Suomen alustavat tulokset, jotka perustuivat kuningasvesiuuttoihin, julkaistiin vuonna 1999 (Tarvainen ja Kuusisto 1999). Kaikkien kymmenen Itämeren maan maatalousmaiden geokemiallisen kartoituksen tulokset julkaistiin vuonna 2003 (Reimann ym. 2003). Baltic Soil Survey -kartoituksen mukaan useiden hivenalkuaineiden pitoisuudet ovat keskimääräistä korkeammat savimailla kuin muissa maalajeissa. Etelä-Suomen savien alkuainepitoisuuksia ovat kuvanneet myös Salminen ym. (1997). Lapista on tehty geokemiallista maaperäkartoitusta lisäksi Pohjoiskalottihankkeen (Bølviken ym. 1986), Kuolan ekogeokemian hankkeen (Reimann ym. 1998) ja Barentsin ekogeokemiallisen kartoitushankkeen yhteydessä (Salminen ym. 2004). Koko Suomesta on uusia analyysituloksia Euroopan-laajuisen FOREGSin geokemiallinen kartoituksen julkaisussa (Salminen ym. 2005). Tässä tutkimuksessa käytetyt näytteenotto-, esikäsittely- ja analyysimenetelmät valittiin Porvoon ympäristössä tehdyn laajan pilottitutkimuksen tulosten perusteella (Tarvainen ym. 2003). Tavoitteena oli tuottaa ensivaiheessa kasvukeskusten ympäristöviranomaisille päätöksenteossa tarvittavaa tietoa geologiasta ja diffuusista ilmalaskeumasta peräisin olevien haitallisten aineiden taustapitoisuuksista. Taajamien sisällä käytettiin Pirkanmaalla TAATA-hankkeessa kehitettyä näytteenottomenetelmää (Hatakka ym. 2010). Taustapitoisuustietoja tarvitaan muun muassa maa-alueiden pilaantuneisuutta arvioitaessa. Vastaavia tutkimuksia on aiemmin tehty Porvoon ympäristön lisäksi pääkaupunkiseudun kehyskuntien (Kirkkonummi, Vihti, Hyvinkää, Nurmijärvi, Järvenpää, Tuusula, Kerava ja Sipoo) alueella (Tarvainen ym. 2006), Pirkanmaalla (Hatakka ym. 2010), Satakunnassa (Kuusisto ym. 2007) ja Hämeessä (Tarvainen 2010). Helsingin kaupungin ympäristökeskus on selvittänyt Helsingin maaperän taustapitoisuuksia (Salla 1999). Kaupunkien taustapitoisuusselvityksiä on tehty myös Turussa (Salonen ja Korkka-Niemi 2007) ja Pietarsaaressa (Peltola 2005).

7 4 4 TUTKIMUSAINEISTO JA MENETELMÄT 4.1 Näytteenotto Espoosta otettiin kahdenlaisia näytteitä: maaperäprofiileita luonnontilaisilta mailta ja pintamaanäytteitä taajama-alueiden sisältä. Luonnonmaanäytteet edustivat alueen yleisimpiä mineraalisia maalajeja: savea, moreenia ja hiekkaa Näytteenotto taajamien ulkopuolella Taajamien ulkopuolella vuonna 2009 tehdyn geokemiallisen kartoituksen näytteenottosuunnitelma perustui 1: mittakaavaisiin numeerisiin maaperäkarttoihin. Näytepaikat valittiin maaperäkarttojen vallitsevien maalajien perusteella. Näytteitä otettiin yhteensä 40 näytepisteestä. Kuusi näytepistettä kohdistettiin karkeisiin lajittuneisiin maalajeihin, pääosin hiekka- ja soraharjuihin, jotka ovat usein tärkeitä pohjavesialueita. Yhteensä 22 näytepistettä kaivettiin moreenimaahan eri kivilajiyksiköiden alueilla. Loput 12 näytepistettä sijoittuivat savikoille, jotka ovat usein viljelykäytössä. Savien luonnolliset hivenainepitoisuudet ovat usein suuremmat kuin muissa maalajeissa, ja maatalouden vaikutus saattaa näkyä maaperän pintakerroksissa (Tarvainen ym. 2006). Näytteet otettiin taajamien ja teollisuuslaitosten ulkopuolelta välttäen alueita, joissa voisi olla poikkeuksellisen suurta ihmisen toiminnasta aiheutuvaa kuormitusta. Taustapitoisuustutkimusten maaperänäytteenottopisteet on esitetty kuvassa 2. Kaikista näytepisteistä otettiin pinta- ja pohjamaanäytteet, osasta myös humusnäytteet. Yleisesti ottaen pohjamaa kuvastaa geologiaa, pintamaassa ja humuksessa näkyy lisäksi ihmisen aiheuttama hajakuormitus, kuten ilmasta tuleva laskeuma, teollisuuden ja liikenteen vaikutus ja pelloilla myös lannoitteiden vaikutus. Humusnäytteitä saatiin 28 näytepisteestä. Humusnäyte koottiin viidestä osanäytteestä 50 m x 50 m alueelta karttaan merkityn näytepisteen ympäriltä. Humusnäytteitä ei voi ottaa kaikista paikoista, esim. pelloilta, koska erillistä humuskerrosta ei muodostu muokatulle peltomaalle. Paras humusnäytteen ottopaikka on metsässä pieni aukko puiden välissä. Näytteet kerättiin humusnäytteenottimella, ja näytteenottajat käyttivät talkittomia hansikkaita. Tuorehumus, juuret, kivet ja mineraaliaines poistettiin näytteenottimella otetusta humuskakusta ja tumma maatunut humus laitettiin näytepussiin.

8 5 Kuva 2. Espoon näytteenottopisteet ja niiden tunnusnumerot Esim. pisteen 359 täydellinen tunnus on TTTA Pohjakartta Maanmittauslaitos, lupan:ro MML/VIR/TIPA/217/10. Pintamaanäyte otettiin mahdollisen humuskerroksen alta 0 25 cm syvyydestä. Pelloilla tämä on muokkauskerros ja metsissä yhdistelmä vaaleaa huuhtoutumiskerrosta ja ruskeaa rikastumiskerrosta. Pohjamaanäyte otettiin 25 cm:n paksuisesta kerroksesta muuttumatonta pohjamaata (Ckerros), joka on noin cm:n syvyydellä, yleensä sopiva kerros on cm:n syvyydel-

9 6 lä. Mineraalimaanäytteet otettiin lapiolla kaivetun kuopan puhdistetusta seinämästä muovikauhalla paperiseen näytepussiin. Pohjamaanäyte otettiin ennen pintamaanäytettä. Osasta näytepisteitä otettiin pintamaasta lisänäyte raesuuruuden määrittämistä varten. Noin 1 kg:n suuruiset raesuuruusnäytteet otettiin pintamaasta näytepussiin. GTK:n geokemiallisissa taustapitoisuuskartoituksissa käytetty näytteenottomenettely on kehitetty FOREGSin geokemiallisen kartoitushankkeen pohjalta (Salminen ja muut 1998). Keskeiset erot FOREGSin näytteenotto-oppaaseen ovat seuraavat: näytemateriaaleina käytetään vain maaperä- ja humusnäytteitä, näytteen koko on hieman pienempi eikä maaperänäytteitä oteta kenttäyhdistelmänä 3 5 kuopasta vaan yhdestä kuopasta. Lisäksi näytepaikat valitaan edustamaan eri maalajeja, siten myös maatalousmaita otetaan mukaan näytteenottoon. Jokaiselta näytteenottopaikalta otettiin kaksi valokuvaa: toinen yleiskuva maisemasta kuopan ympärillä, toinen lähikuva kuopasta (kuva 3). Mineraali- ja humusnäytteet toimitettiin Labtium Oy:n laboratorioon kerran viikossa analysointia varten. Kuva 3. Lähikuva näytteenottokuopasta TTTA Hiekkamaa Tallbackassa.

10 Näytteenotto taajama-alueilla Kolmekymmentä näytettä kerättiin Espoon varsinaisten taajama-alueiden sisältä. Useimmissa tapauksissa näyte otettiin täyttömaasta. Taajamien sisältä ei kerätty syviä mineraalimaanäytteitä tai humusnäytteitä samaan tapaan kuin luonnonmailta. Pintamaanäytteitä otettiin sen sijaan kahdelta eri syvyydeltä: 0 25 cm ja 0-2 cm. Nollatasolla tarkoitetaan paljaan mineraalimaan pintaa tai nurmikkoalueilla nurmikerroksen alla olevaa maaperän pintaa. Näytepaikkoina suosittiin kohteita, joissa nurmi on kulunut pois. Taajamien näytteenottopisteet valittiin maankäytön mukaan edustamaan kemiallisen kuormituksen kannalta herkimpiä maankäyttömuotoja: leikkikentät, päiväkodit, ala-asteen koulut, puistot, asuin- ja liikekiinteistöt. Näytteet valittiin Espoon kaupungin ympäristökeskuksen ehdottamista kohteista kaupungin omistamilta tonteilta. Mineraalimaanäytteet otettiin lapiolla kaivetun kuopan puhdistetusta seinämästä muovikauhalla paperiseen näytepussiin. Näytepisteet on lueteltu taulukossa 1. Taulukko 1. Espoon taajama-alueiden näytteenottopaikat. Näytetunnus Maankäyttö Paikka TTTA Päiväkoti/Koulu Tähtiniitty TTTA Puisto Uusrinne TTTA Puisto Puolarmaari TTTA Puisto Joupinpuisto TTTA Päiväkoti/Koulu Karhusuon koulu TTTA Puisto Gumböle TTTA Asuinalue Rihvelinmäki TTTA Päiväkoti/Koulu Kalajärven pvk TTTA Päiväkoti/Koulu Niipperin pvk TTTA Leikkikenttä Ryytimaa TTTA Asuinalue Kolkekannas TTTA Puisto Träskända TTTA Leikkikenttä Rastaspuisto TTTA Asuinalue Lansanpurontie TTTA Päiväkoti/Koulu Soukka pvk TTTA Asuinalue Ankkuritie TTTA Asuinalue Nissinmäentie TTTA Päiväkoti/Koulu Kauklahti pvk TTTA Leikkikenttä Vihtatie TTTA Päiväkoti/Koulu Lehtikaski pvk TTTA Päiväkoti/Koulu Nöykkiö pvk TTTA Leikkikenttä Kuutinpuisto TTTA Asuinalue Iivisniemi TTTA Puisto Silkkiniitty TTTA Päiväkoti/Koulu Laakakiven pvk TTTA Päiväkoti/Koulu Mankkaa pvk TTTA Päiväkoti/Koulu Mankkaa pvk TTTA Leikkikenttä Nestorinpuisto TTTA Asuinalue Ukkohauentie TTTA Leikkikenttä Westend TTTA Asuinalue Mielikinviita

11 8 Taulukossa 1 luetelluilta tonteilta otettiin yksi 0-25 cm:n näyte ja korkeintaan viisi 0-2 cm:n näytettä. Tontin keskeiseksi katsotulta paikalta A otettiin 25 cm:n syvyisestä kuopasta 0 25 cm:n näyte mineraalimaata kahteen näytepussiin kemiallisia analyysejä ja raesuuruusmääritystä varten sekä yhteen ruskeaan lasipurkkiin PAH- ja PCB-määrityksiä varten. PAH- ja PCBmäärityksiin menevä näyte kerättiin metallilusikalla, muut muovikauhalla. Ruskean lasipurkin kansi suojattiin teflon-kelmulla ja näytettä säilytettiin pimeässä ja kylmässä ennen PAH- ja PCBmäärityksiä. Pintamaan 0 2 cm:n näytteet kerättiin keskeisen pisteen A lisäksi korkeintaan neljästä muusta pisteestä (B, C, D ja E) tontin eri osista. Kukin osanäyte A E kerättiin muovikauhalla paperipussiin. Pisteestä A otettiin kaksi näytettä: toinen kuningasvesiliuotusta varten, toinen väkevää typpihappoliuotusta varten. Muista pisteistä B- E otettiin vain yksi näyte väkevää typpihappoliuotusta varten. Tässä raportissa käsitellään osanäytteen A kuningasvesiliukoisia tuloksia. Kenttäkortille merkittiin näytteen koordinaatit, vallitseva maalaji sekä 0 2 cm:n syvyydellä että 0 25 cm:n syvyydellä sekä tarvittaessa toinen vaikuttava maalaji kummallakin syvyydellä. 4.2 Esikäsittely ja analytiikka Humusnäytteet Kuivattuja (<40 o C) humusnäytteitä esihienonnettiin puristelemalla näytteitä varovasti käsin näytepussin läpi. Analyysit tehtiin Labtium Oy:n laboratoriossa. Näytteet seulottiin alle 2 mm:n fraktioon, jotka seulottiin uudestaan alle 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 400). Al-, Ca-, Fe-, K-, Mg-, Mn-, Na-, P-, S- ja Ti-pitoisuudet määritettiin induktiivisesti kytketyllä plasma-atomiemissiospektrometrilla (ICP-AES, Thermo Jarrel Ash Iris). Ag, As, B, Ba, Be, Bi, Br, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Mo, Ni, Pb, Rb, Sb, Se, Sn, Sr, Th, Tl, U, V ja Zn määritettiin induktiivisesti kytketyllä plasma-massaspektrometrilla (ICP-MS, Perkin Elmer Sciex Elan 6000). ph:n määritystä varten näytteet uutettiin 0,01 M CaCl 2 :lla ja ph määritettiin Radiometer ion 85 ph-mittarilla. Hehkutushäviötä varten näytteitä kuivattiin 2 tuntia 105 o C:ssa ja määritys tehtiin 550 o C:ssa gravimetrisesti. Hiili- ja typpipitoisuus määritettiin Elementar vario MAX CNanalysaattorilla (Tarvainen ym. 2006). Yhteenveto humusnäytteistä tehdystä analytiikasta määritysrajoineen on esitetty taulukossa 2.

12 9 Taulukko 2. Humusnäytteistä tehdyt määritykset määritysrajoineen Alkuaine tai parametri Määritysraja Yksikkö Analyysitekniikka Ag 0,01 mg/kg ICP-AES Al 2 mg/kg ICP-AES As 0,02 mg/kg ICP-MS B 5 mg/kg ICP-MS Ba 0,05 mg/kg ICP-MS Be 0,1 mg/kg ICP-MS Bi 0,1 mg/kg ICP-MS Br 20 mg/kg ICP-MS C 0,02 % C-analysaattori Ca 10 mg/kg ICP-AES Cd 0,01 mg/kg ICP-MS Co 0,02 mg/kg ICP-MS Cr 0,2 mg/kg ICP-MS Cu 0,02 mg/kg ICP-MS Fe 10 mg/kg ICP-AES Hg 0,04 mg/kg CV-AAS K 50 mg/kg ICP-AES Li 0,4 mg/kg ICP-MS LOI (550 C) 0,01 % Mg 5 mg/kg ICP-AES Mn 1 mg/kg ICP-AES Mo 0,01 mg/kg ICP-MS N 0,05 % CNanalysaattori Na 20 mg/kg ICP-AES Ni 0,3 mg/kg ICP-MS P 30 mg/kg ICP-AES Pb 0,02 mg/kg ICP-MS ph 0,1 ph Rb 0,01 mg/kg ICP-MS S 10 mg/kg ICP-AES Sb 0,02 mg/kg ICP-MS Se 0,5 mg/kg ICP-MS Sn 0,5 mg/kg ICP-MS Sr 0,01 mg/kg ICP-MS Th 0,02 mg/kg ICP-MS Ti 0,5 mg/kg ICP-AES Tl 0,01 mg/kg ICP-MS U 0,01 mg/kg ICP-MS V 0,02 mg/kg ICP-MS Zn 0,4 mg/kg ICP-MS

13 Mineraalimaanäytteet taajamien ulkopuolella Taustapitoisuustutkimusten mineraalimaanäytteiden kemialliset määritykset tehtiin Labtium Oy:n kemian laboratoriossa kuivatuista (<40 o C) ja alle 2 mm:n fraktioon seulotuista näytteistä. Suurinta alkuaineiden pitoisuutta, mikä luonnossa maaperästä äärimmäisen happamissa olosuhteissa voi liueta, arvioitiin uuttamalla näytteet kuningasvedellä 90 o C:ssa (AR). AR-uutto liuottaa kiteiset saostumamineraalit, sulfidimineraalit, sekä useimmat suolat, kuten apatiitin ja titaniitin, osan kiilteistä (biotiitti), talkista ja savimineraaleista, mutta ei rapautumattomia maasälpiä, amfiboleja ja pyrokseeneja. AR-liuotetuista näytteistä määritettiin Ag, As, Be, Bi, Cd, Cu, Mo, Pb, Sb, Se, Sn, Tl ja U ICP-MS:lla (Perkin Elmer Sciex Elan 6000). Al, B, Ba, Ca, Co, Cr, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, S, Sr, Ti, V ja Zn määritettiin ICP-AES:lla (Thermo Jarrel Ash Iris). Elohopea määritettiin seulotusta alle 2 mm näytteestä pyrolyyttisesti Hg-analysaattorilla (AMA 254). Näytteet kuivattiin alle 40 o C lämpötilassa. Hiilipitoisuus määritettiin jauhetuista näytteistä Eltra CS500-analysaattorilla (Tarvainen ym. 2006). ph-määritystä varten näytteet uutettiin 0,01 M CaCl2:lla, ja ph määritettiin Radiometer ion 85 ph-mittarilla. Määritysrajat on esitetty taulukossa 3. Näytteistä määritettiin lisäksi raekokojakauma kuivaseulonnalla seulasarjalla ISO 3310/1, pesuseulonnalla ja/tai sedigraph-analyysillä. Humus poistettiin vetyperoksidikäsittelyllä ja humuspitoisuus määritettiin spektrofotometrisesti. Raekokomääritykset tehtiin Labtium Oy:n laboratoriossa Kuopiossa.

14 11 Taulukko 3. Mineraalimaanäytteistä tehdyt alkuainemääritykset määritysrajoineen Määritysrajat Alkuaine mg/kg Hopea (Ag) 0,01 Alumiini (Al) 15 Arseeni (As) 0,01 Boori (B) 5 Barium (Ba) 1 Beryllium (Be) 0,01 Vismutti (Bi) 0,01 Hiili (C) 0,01 % Kalsium (Ca) 50 Kadmium (Cd) 0,01 Koboltti (Co) 1 Kromi (Cr) 1 Kupari (Cu) 1 Rauta (Fe) 50 Elohopea (Hg) Kalium (K) 100 Magnesium (Mg) 10 Mangaani (Mn) 1 Molybdeeni (Mo) 0,01 Natrium (Na) 50 Nikkeli (Ni) 2 Fosfori (P) 50 Lyijy (Pb) 0,1 Rikki (S) 50 Antimoni (Sb) 0,01 Seleeni (Se) 0,02 Tina (Sn) 0,05 Strontium (Sr) 1 Titaani (Ti) 2 Tallium (Tl) 0,05 Uraani (U) 0,01 Vanadiini (V) 1 Sinkki (Zn) 1 Analyysitekniikka ICP-MS ICP-AES ICP-MS ICP-AES ICP-AES ICP-MS ICP-MS CS-analysaattori ICP-AES ICP-MS ICP-AES ICP-AES ICP-MS ICP-AES Hg-analysaattori ICP-AES ICP-AES ICP-AES ICP-MS ICP-AES ICP-AES ICP-AES ICP-MS ICP-AES ICP-MS ICP-MS ICP-MS ICP-AES ICP-AES ICP-MS ICP-MS ICP-AES ICP-AES Mineraalimaanäytteet taajamissa Taajamien sisältä valittujen näytteenottokohteiden keskeiseltä paikalta (A-näyte) otetuista 0-25 cm:n näytteistä ja 0 2 cm:n näytteistä määritettiin kuningasvesipitoiset alkuainepitoisuudet, elohopean kokonaispitoisuus, hiilipitoisuus ja ph sekä raekokojakauma samoilla menetelmillä kuin taajamien ulkopuolelta kerätyistä näytteistä (edellinen kappale).

15 12 Orgaanisten yhdisteiden määritykset tehtiin Nab Labs Oy:n laboratoriossa. Näytteistä määritettiin PCB- ja PAH-yhdisteiden pitoisuudet kuiva-aineesta. PCB-yhdisteiden määrittämistä varten näytteille tehtiin asetoni-pentaani- ja asetoni-heksaaniuutot. Uuttoliuokset puhdistettiin rikkihapolla ja Al 2 O 3 :lla. Uuttoliuokset analysoitiin GC-MS, SIM-tekniikalla. Yhdisteet tunnistetaan niiden retentioajan ja karakterististen kloori-ionisuhteiden avulla. Kvantitointi suoritetaan laboratorion sisäisen standardin menetelmällä (käytössä IUPAC No PCB-209). Menetelmällä määritetään yhteensä 15 PCB-kongeneeriä. PCB-yhdisteiden kokonaispitoisuus on ilmoitettu kongeneerien (PCB-28, 52, 101, 118, 153, 138 ja 180) summana. PAH-yhdisteiden määrittämistä varten näytteille tehtiin asetoni-pentaaniuutto. Uuttoliuokset analysoitiin GC-MS, SIM-tekniikalla. Yhdisteet tunnistetaan niiden retentioajan, karakterististen ionien ja sertifioitujen liuosten avulla. Kvantitointi suoritetaan laboratorion sisäisen standardin menetelmällä (d8-naftaleeni, d10-antraseeni, d12-kryseeni ja d14-dibentso[a,h]antraseeni). PAHyhdisteiden kokonaispitoisuus (PAH yhteensä) on ilmoitettu määritysrajan ylittävien yhdisteiden summana. Menetelmien määritysrajat on esitetty taulukossa 4. Taulukko 4. PAH- ja PCB-määritykset määritysrajoineen Orgaaniset yhdisteet Määritysraja mg/kg Analyysimenetelmä Kokonais-PCB 0.01 GC/MS PCB (yksittäiset) GC/MS PAH yhteensä 0,1 0,25 GC/MS Antraseeni 0.1 GC/MS Bentso(a)anatraseeni 0.1 GC/MS Bentso(a)pyreeni 0.1 GC/MS Bentso(k)fluoranteeni 0.1 GC/MS Fenantreeni 0.1 GC/MS Fluoranteeni 0.1 GC/MS Naftaleeni 0.1 GC/MS Mineraalimaan 0 2 cm:n näytteistä tehtiin myös vertailututkimus Norjan geologisen tutkimuslaitoksen NGU:n kanssa. Kaikista samalta tontilta kerätyistä 0 2 cm:n pintamaanäytteistä (osanäytteet A, B, C, D ja E) määritettiin väkevään typpihappoon liukenevat alkuainepitoisuudet NGU:n kemian laboratoriossa. Elohopeapitoisuus on määritetty kylmähöyry-aas-tekniikalla. 4.3 Laadunvalmistus Näytteenotosta ovat vastanneet GTK:n sertifioidut näytteenottajat ja tutkimuksesta vastanneet tutkijat. Espoon analyysitulosten laadunvarmistuksessa käytettiin niitä analyysimenetelmiä, jotka oli todettu hyvin toistettaviksi Porvoon ympäristössä tehdyssä pilottitutkimuksessa (Tarvainen ym. 2003). Siinä otettiin tasaisesti koko näyteverkoston alueelta kolmessakymmenessä näytepaikassa kaksi näytettä (varsinaiset näytteet ja rinnakkaisnäytteet) pinta- ja pohjamaasta, paikoin myös humuksesta. Varsinaiset näytteet ja rinnakkaisnäytteet analysoitiin kaksi kertaa. Näin saatiin 30 havaintopistettä, joista oli 4 mittaustulosta: varsinaisen näytteen ensimmäinen ja toinen analyysi sekä rinnakkaisnäytteiden ensimmäinen ja toinen analyysi. Näin voitiin verrata näytteenottopisteiden välisten pitoisuuksien eron merkitsevyyttä verrattuna näytteenotto- ja analyysivirheeseen.

16 13 Espoon tutkimusalueelta rinnakkaisnäytteet otettiin 5 % näytteenottopisteistä (pintamaasta, pohjamaasta ja humuksesta) ja ne analysoitiin samalla tavalla kuin varsinaiset näytteet. Lisäksi Labtium Oy sovelsi omaa tavanomaista laadunvarmistustaan. Labtium Oy on akkreditoitu SFS-EN ISO/IEC 17025:2005 standardin mukaan (FINAS testauslaboratorio T025). Tässä tutkimuksessa käytetyistä analyysimenetelmistä akkreditoinnin piiriin kuuluvat humusnäytteiden väkevään typpihappouuttoon perustuvat monialkuainemääritykset ICP-MS- ja ICP- AES-tekniikalla, hiilen määritys hiilianalysaattorilla ja elohopean määritys CVAAS-tekniikalla. Mineraalimaanäytteiden analytiikassa akkredioinnin piiriin kuuluvat lisäksi kuningasvesiliuotukseen perustuva monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla ja elohopean määritys pyrolyyttisesti sekä hiilen määritys hiilianalysaattorilla. Espoon alueelta on otettu hyvin vähän rinnakkaisnäytteitä, mutta samalla näytteenotto- ja analyysitavalla on kartoitettu laajoja alueita taajamien ulkopuolella pääkaupunkiseudun kehyskuntien alueella, Porvoon ympäristössä, Satakunnassa, Pirkanmaalla ja Kanta-Hämeessä. Näiden alueiden rinnakkaisnäytteistä tehdyt analyysit on käsitelty yhdessä. Rinnakkaisnäytteiden analyysituloksia on tarkasteltu SPSS-tilasto-ohjelmalla alkuaineittain mm. hajontadiagrammien avulla ja laskemalla Spearmanin menetelmällä korrelaatiot. Kaikkien määritettyjen ja mitattujen alkuaineiden ja ominaisuuksien rinnakkaisnäytteiden ja varsinaisten näytteiden pitoisuudet korreloivat keskenään erittäin merkitsevästi. 4.4 Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto Kenttähavainnot ja analyysitulokset yhdistettiin SPSS- tilasto-ohjelmalla. Samalla tarkistettiin pitoisuustasot mahdollisten raportointivirheiden havaitsemiseksi ja verrattiin eri analyysierissä käytettyjä määritysrajoja. Kuvien työstämisessä on käytetty ArcMap-ohjelmaa. Alkuainepitoisuuksista laskettiin tilastollisia tunnuslukuja (minimi, mediaani, keskiarvo, maksimi) ja alkuainepitoisuuksien jakaumia tarkasteltiin laatikko-jana-kuvaajilla (box-whisker plot). Muusta aineistosta hyvin paljon poikkeavia havaintoja tarkasteltiin yksityiskohtaisesti. Tarkastelujen perusteella yhtään näytettä ei jätetty pois Espoon aineiston jatkokäsittelystä. Alkuainepitoisuuksien keskinäisiä tilastollisia riippuvuuksia tutkittiin laskemalla korrelaatiot Spearmanin menetelmällä, jonka on arvioitu olevan paras tällaiselle aineistolle, jonka jakauma ei noudata normaalijakaumaa. Tilastollisessa testauksessa on käytetty termejä erittäin merkitsevä (merkitsevyystaso <0,1%), merkitsevä (<1 %) ja melkein merkitsevä (<5 %). Näytepisteiden sijainti on tarkastettu ArcGIS-ohjelmistolla. Näyteverkko on varsin harva ja näytteet ovat yhdestä pisteestä kerättyjä näytteitä. Alueellista kartoitusta varten kerättävät näytteet ovat yleensä kentällä tehtyjä yhdistelmänäytteitä. Yhdistämällä kentällä 3 5 paikasta otettua näytemateriaalia pienennetään paikallista satunnaista vaihtelua, yhdistetyt kartoitusnäytteet edustavat siten paremmin laajempaa aluetta. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää taustapitoisuuksien vaihteluväli eri näytemateriaaleissa. Yksittäisiin näyteprofiileihin perustuva aineisto antaa paremman kuvan pitoisuuksien minimeistä ja maksimeista, mutta soveltuu huonosti alueellisten geokemiallisten karttojen tekemiseen. Siksi tulokset on esitetty maalajikohtaisina taulukoina, ei väripintakarttoina. Taustapitoisuuskartoituksen yhtenä tavoitteena on määrittää eri alueille (geokemiallisille provinsseille) ja eri maalajeille tavanomaisen taustapitoisuusjakauman yläraja eli suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP). SSTP-arvo perustuu SFS-ISO-standardin suosituksen mukaisesti laatikko-jana-kuvaajan (box-whisker-plot) ylemmän whisker-janan ylärajaan riittävän suuresta näytejoukosta. Lukuarvo laskettiin seuraavasti

17 14 SSTP AA = P ,5 x (P 75 P 25 ) [1] jossa SSTP AA = alkuaineen AA suurin suositeltu taustapitoisuusarvo P 75 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 75. persentiili P 25 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 25. persentiili. Kuitenkin, jos laskettu SSTP-arvo oli suurempi kuin suurin mitattu pitoisuusarvo, SSTP-arvona on käytetty aineiston maksimia. Kaavan [1] avulla pyritään laskemaan taustapitoisuudelle arvo, jossa huomioidaan luontaiset suuret pitoisuudet, mutta jossa poikkeukselliset arvot jätetään huomioimatta. 5 TULOKSET JA TULOSTEN TARKASTELU 5.1 Alkuainepitoisuudet humuksessa Maaperän orgaaninen pintakerros, humus, kuvastaa sekä sateen mukana ilmasta tulevien alkuaineiden pitoisuuksia että alla olevasta maaperästä lähtöisin olevien alkuaineiden pitoisuuksia. Pitkäaikainen ilmasta tuleva laskeuma näkyy voimakkaasti humuskerroksen alkuainepitoisuuksissa. Humusnäytteitä ei saatu kaikista maaperänäytepaikoista, koska metsämaalle tyypillistä humusta ei muodostu esimerkiksi muokatuille pelloille. Joskus metsämaassakin on vain ohut kerros humusta. Espoon alueelta kerätyistä 28 humusnäytteestä lasketut tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 5. Humuksen alkuainepitoisuudet ovat Espoossa samaa suuruusluokkaa kuin pääkaupunkiseudun kehyskuntien humuksen pitoisuudet (Tarvainen ym. 2006).

18 15 Taulukko 5. Espoon humusnäytteiden alkuainepitoisuuksien tilastollisia tunnuslukuja. N=28. Kehyskunnat = mediaani Kirkkonummen, Vihdin, Hyvinkään, Nurmijärven, Järvenpään, Tuusulan, Keravan ja Sipoon näytteistä (Tarvainen ym. 2006). Alkuaine Yksikkö Keskiarvo Mediaani Maksimi Kehyskunnat Ag mg/kg 0,174 0,165 0,320 0,180 Al mg/kg As mg/kg 2,25 1,90 5,11 2,04 B mg/kg 4,51 4,43 6,27 4,33 Ba mg/kg 77,8 74, ,1 Be mg/kg 0,198 0,140 1,06 0,13 Bi mg/kg 0,261 0,230,49 0,25 C % 35,4 34,7 45,9 36,4 Ca mg/kg Cd mg/kg 0,404 0,410,58 0,37 Co mg/kg 2,36 1,52 17,5 1,4 Cr mg/kg 7,21 6,79 13,4 7,22 Cu mg/kg 11,9 10,9 20,0 9,3 Fe mg/kg Hg mg/kg 0,165 0,151 0,336 0,205 K mg/kg Li mg/kg 2,55 2,02 6,58 2,45 Mg mg/kg Mn mg/kg Mo mg/kg 0,758 0,680 1,12 0,650 Na mg/kg 97,2 93, ,5 Ni mg/kg 7,58 7,65 12,2 6,89 P mg/kg Pb mg/kg 55,7 46, ,9 Rb mg/kg 9,86 9,32 19,4 9,9 S mg/kg Sb mg/kg 0,488 0,420 1,30 0,42 Se mg/kg <0.5 0,960 <0.5 Si mg/kg Sr mg/kg 27,4 27,5 49,2 24,5 Th mg/kg 3,04 2,31 16,6 2,26 Ti mg/kg Tl mg/kg 0,195 0,195 0,310 0,210 U mg/kg 0,676 0,585 1,58 0,66 V mg/kg 14,2 13,4 23,3 14,7 Zn mg/kg 59,4 56, ,5 ph 3,48 3,35 4,40 3,38 LOIX % 64,4 65,1 89,5 70,6 5.2 Alkuaineiden pitoisuudet maaperässä taajamien ulkopuolella Mineraalimaan pintaosasta (0 25 cm mahdollisen humuskerroksen alapuolelta) kerättyjen näytteiden alkuainepitoisuudet määritettiin analysoimalla <2 mm raekokolajitteesta kuningasveteen

19 16 liukenevat pitoisuudet. Tämä osuus kuvastaa alkuaineen maasta luonnonolosuhteissa pitkän ajan kuluessa irtoavaa osuutta. Taajamien ulkopuolelta kerättyjen pintamaanäytteiden alkuainepitoisuudet on esitetty taulukossa 6 ja pohjamaiden taulukossa 7. Hiekkanäytteitä oli vain kuusi, moreeninäytteitä 22 ja savinäytteitä 12. Taulukko 6. Espoon pintamaan 0 25 cm alkuainepitoisuuksien tilastollisia tunnuslukuja taajamien ulkopuolelta kerätyistä näytteistä. Näytemäärät: hiekka 6, moreeni 22, savi 12. Alkuaineiden pitoisuuden yksikkö mg/kg, hiili (C) %. Alkuaine Hiekka Moreeni Savi Keskiarvo Mediaani Maksimi Keskiarvo Mediaani Maksimi Keskiarvo Mediaani Maksimi Ag 0,037 0,030 0,060 0,066 0,055 0,220 0,240 0,130 1,01 Al As 2,17 1,68 4,04 3,95 3,57 7,47 8,48 8,18 16,6 B 2,43 2,56 3,29 2,85 2,79 4,01 7,22 6,79 13,8 Ba 12,0 11,0 23,9 23,2 17,9 67, Be 0,235 0,240 0,320 0,550 0,435 2,49 1,76 1,47 3,51 Bi 0,070 0,070 0,090 0,111 0,110 0,190 0,318 0,340 0,430 C 0,781 0,791 1,07 1,95 1,82 6,96 2,31 2,49 4,03 Ca Cd 0,065 0,065 0,090 0,093 0,080 0,220 0,239 0,210 0,400 Co 2,28 2,43 3,40 7,11 4,41 46,1 17,6 16,5 28,0 Cr 5,82 5,42 11,30 14,3 11,6 33,8 62,1 57,4 100 Cu 1,61 1,42 3,24 3,52 3,15 12,5 26,7 25,9 59,7 Fe Hg 0,013 0,013 0,016 0,029 0,023 0,074 0,061 0,042 0,202 K Mg Mn 62,6 54, Mo 0,293 0,230 0,680 0,828 0,635 3,70 1,32 1,33 1,88 Na 50,6 58,1 75,4 72,1 66, Ni 2,37 1,75 4,55 5,46 4,21 15,5 26,7 24,2 55,2 P Pb 6,14 6,23 7,39 8,27 7,89 15,2 21,6 18,2 43,1 Rb 10,9 9,72 18,7 15,6 11,6 42,8 86,1 80,6 150 S < Sb 0,083 0,090 0,110 0,135 0,125 0,240 0,275 0,200 0,610 Se 0,170 0,165 0,290 0,338 0,285 1,28 0,509 0,550 0,750 Sn 0,488 0,495 0,690 0,751 0,675 1,34 2,51 2,31 4,63 Sr 3,13 3,39 3,74 5,22 4,38 14,0 28,3 30,8 41,9 Th 6,04 4,23 13,6 6,528 6,885 11,5 12,2 11,2 23,4 Ti Tl 0,043 0,040 0,070 0,078 0,060 0,330 0,468 0,425 0,700 U,7217,6550 1,03 1,09,9100 2,39 4,55 3,62 9,31 V 10,3 9,47 18, ,8 45,6 90,6 81,6 177 Zn 23,2 18,5 52,9 38,6 29, ,0 90,8 140 ph 4,35 4,40 4,70 4,23 4,25 4,50 5,13 5,20 6,60

20 17 Taulukko 7. Espoon pohjamaan alkuainepitoisuuksien tilastollisia tunnuslukuja taajamien ulkopuolelta kerätyistä näytteistä. Näytemäärät: hiekka 6, moreeni 22, savi 12. Alkuaineiden pitoisuuden yksikkö mg/kg, hiili (C) %. Alkuaine Hiekka Moreeni Savi Keskiarvo Mediaani Maksimi Keskiarvo Mediaani Maksimi Keskiarvo Mediaani Maksimi Ag 0,055 0,050 0,100 0,043 0,035 0,110 0,123 0,120 0,26 Al As 2,62 2,85 3,16 4,55 4,30 8,36 9,60 9,67 14,3 B 2,96 2,81 4,08 3,77 3,50 5,43 8,13 7,45 13,8 Ba 16,9 15,8 26,7 27,4 15,9 141, Be 0,333 0,320 0,470 0,577 0,480 1,76 1,87 2,05 2,45 Bi 0,057 0,055 0,080 0,113 0,080 0,320 0,357 0,370 0,450 C 0,271 0,260 0,40 0,70 0,54 1,94 0,57 0,35 2,21 Ca Cd 0,055 0,060 0,070 0,064 0,060 0,210 0,132 0,100 0,260 Co 3,57 3,11 6,86 5,56 4,53 16,9 20,8 22,4 30,9 Cr 11,77 8,26 29,50 18,4 12,4 64,5 74,6 78,1 113 Cu 5,46 4,18 10,60 6,19 4,21 23,3 37,4 32,0 75,8 Fe Hg 0,004 0,004 0,005 0,013 0,012 0,034 0,018 0,007 0,127 K Mg Mn 61,1 61, Mo 0,232 0,210 0,440 0,465 0,370 1,84 1,04 0,93 2,05 Na 85,0 79,1 121,0 103,4 83, Ni 6,82 5,38 15,30 9,23 7,55 30,8 36,6 36,7 61,6 P Pb 3,26 3,09 5,90 5,11 4,83 12,6 15,5 15,3 24,6 Rb 8,6 8,62 12,7 17,8 8,8 94,4 94,8 104,5 130 S 66,6 59, < Sb 0,042 0,040 0,060 0,065 0,060 0,130 0,202 0,195 0,370 Se 0,163 0,145 0,290 0,307 0,310 0,57 0,398 0,400 0,580 Sn 0,375 0,335 0,620 0,665 0,535 2,22 2,37 2,43 2,81 Sr 4,85 4,65 6,62 6,56 4,88 26,5 33,2 33,9 50,3 Th 9,28 8,68 13,8 10,248 8,895 18,7 16,3 17,0 24,4 Ti Tl 0,043 0,045 0,080 0,095 0,050 0,570 0,517 0,570 0,670 U 1,1017,8600 2,68 1,53 1,3800 3,53 4,67 4,54 8,70 V 14,2 10,80 30, ,3 84,4 95,7 93,9 142 Zn 21,2 18,5 41,8 27,4 18, ,6 100,0 157 ph 4,87 4,85 5,20 4,65 4,70 4,90 5,77 5,90 6,50 Kuningasvesiliukoisten alumiinin, kaliumin ja magnesiumin sekä useiden hivenmetallien (kupari, koboltti, kromi, nikkeli, vanadiini, sinkki) pitoisuudet olivat hiekka- ja moreenimailla pienemmät kuin pääkaupunkiseudun kehyskuntien alueelta kerätyssä aineistossa (Tarvainen ym. 2006). Espoon kaupungin alueen mineraalimaasta kerätyissä näytteissä on todennäköisesti ollut vähemmän tummia kiillemineraaleja (biotiittia) kuin pääkaupunkiseudun kehyskuntien näytteis-

21 18 sä. Savimailta kerättyjen näytteiden alkuaineiden keskipitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa kuin pääkaupunkiseudun kehyskuntien savinäytteissä. Espoon luonnonmailta kerättiin niin vähän näytteitä, että minkään maalajin näytemäärä ei ollut tarpeeksi suuri suurimman suositellun taustapitoisuusarvon laskemiseen. Arseenin suurimmat pitoisuudet ylittävät PIMA-asetuksen kynnysarvon 5 mg/kg moreeni- ja savimaiden näytteissä. Savimailta kerätyissä näytteissä on myös kobolttia yli kynnysarvon 20 mg/kg ja vanadiinia enemmän kuin kynnysarvo 100 mg/kg. Espoo kuuluu valtakunnallisessa taustapitoisuusrekisterissä Etelä-Suomen arseeniprovinssiin, jonka alueella arseenin taustapitoisuus on useissa maalajeissa suurempi kuin kynnysarvo. Tämän tutkimuksen perusteella savikoiden taustapitoisuus voi olla koboltin ja vanadiinin osalta suurempi kuin kynnysarvo, mutta suositellun taustapitoisuusarvon laskemiseen tarvittaisiin enemmän näytteitä. Pinta- ja pohjamaiden väliset pitoisuudet korreloivat keskenään positiivisesti. Korrelaatio oli tilastollisesti erittäin merkitsevä kaikkien muiden alkuaineiden paitsi rikin osalta. Rikkipitoisuudet korreloivat positiivisesti ja korrelaatiokertoimen arvo oli tilastollisesti melkein merkitsevä. Kuvassa 4 on esitetty koboltin pitoisuudet pohja- ja pintamaassa. Nuuksion metsästä otetussa moreenimaanäytteessä (numero 353) on pintamaassa erityisen paljon rautaa, mangaania, rikkiä ja hiiltä. Kyseisellä paikalla on paksu maannoskerros, pintamaanäyte sisältää runsaasti mineraalimaahan sekoittunutta orgaanista ainesta ja toisaalta tumman ruskeaa rikastumiskerrosta, mitkä sitovat monia hivenalkuaineita kuten Ag, Be, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Pb, ja Zn. Kuva 4. Hajontadiagrammi koboltin määrästä pinta- ja pohjamaassa taajamien ulkopuolella Espoossa. Taulukossa 8 on arvioitu alkuaineiden rikastumista maaperän pintaosaan. Orgaanisesta aineksesta peräisin olevaa hiiltä on enemmän pintamaassa. Pintamaassa on savi- ja moreenimailla enemmän rikkiä kuin pohjamaassa, sekin lienee suurelta osin peräisin orgaanisesta aineksesta. Pintamaan orgaaninen hiili sitoo voimakkaasti muun muassa elohopeaa (kuva 5), lyijyä (kuva 6) ja kadmiumia. Pintamaan hiilipitoisuudella on tilastollisesti erittäin merkitsevä positiivinen korrelaatio myös hopea-, molybdeeni-, ja antimonipitoisuuksien kanssa. Näiden lisäksi seleenin, tinan

22 19 ja sinkin pitoisuudet ovat usein suuremmat pintamaassa. Alumiinin, raudan, berylliumin ja vanadiinin korrelaatio hiilen kanssa oli merkittävä, mutta näiden alkuaineiden pitoisuudet eivät yleensä olleet merkittävästi suuremmat pintamaassa kuin pohjamaassa. Pintamaan kohonneet pitoisuudet kuvastavat osittain ilmasta tulevaa hajakuormitusta. Savinäytteet on usein otettu läheltä nykyisiä tai entisiä peltoja, joten niiden pitoisuuksiin voi vaikuttaa myös lannoitteet ja maanparannusaineet. Taulukko 8. Alkuaineiden rikastuminen (pintamaan pitoisuus jaettuna pohjamaan pitoisuudella) Espoon maaperässä taajama-alueiden ulkopuolella. Jos lukuarvon on yli 1, pintamaassa on suurempi pitoisuus kuin pohjamaassa. Alkuaine Hiekka Moreeni Savi Mediaani Minimi Maksimi Mediaani Minimi Maksimi Mediaani Minimi Maksimi Ag 0,7 0,2 3,0 1,6 0,6 5,5 1,3 0,7 5,3 Al 0,8 0,3 1,3 1,0 0,5 2,5 0,9 0,5 1,4 As 0,8 0,4 1,4 0,8 0,4 2,3 0,9 0,7 1,4 B 0,9 0,3 1,2 0,8 0,4 1,2 0,9 0,4 1,9 Ba 0,8 0,4 1,0 1,1 0,4 2,5 0,7 0,4 1,4 Be 0,8 0,2 1,5 0,9 0,4 4,4 1,0 0,5 1,5 Bi 1,3 0,8 1,8 1,2 0,4 2,7 0,9 0,5 1,8 C 2,7 1,5 6,4 3,1 1,1 4,5 6,1 1,2 8,9 Ca 0,5 0,1 1,1 0,7 0,4 1,0 0,7 0,5 1,7 Cd 1,2 0,4 2,3 1,4 0,7 9,0 1,6 0,9 4,4 Co 0,6 0,2 1,2 1,0 0,4 6,3 0,9 0,6 1,1 Cr 0,6 0,2 0,8 0,9 0,3 2,0 0,9 0,5 1,5 Cu 0,4 0,0 1,4 0,6 0,1 2,6 0,7 0,3 1,6 Fe 0,8 0,3 1,0 1,3 0,4 3,3 0,9 0,5 1,4 Hg 4,0 1,0 6,5 2,5 1,0 5,9 5,2 1,0 17,9 K 0,5 0,3 0,7 0,6 0,2 1,5 0,7 0,3 1,5 Mg 0,5 0,2 0,8 0,7 0,3 1,6 0,7 0,5 1,2 Mn 1,0 0,3 2,1 1,4 0,6 6,1 0,9 0,6 1,9 Mo 1,6 0,5 3,6 1,8 0,8 6,0 1,3 0,7 2,5 Na 0,7 0,2 1,0 0,7 0,4 1,0 0,6 0,3 1,2 Ni 0,3 0,2 0,8 0,6 0,2 1,6 0,7 0,5 1,2 P 1,0 0,0 1,7 0,9 0,4 2,0 1,2 0,4 2,8 Pb 2,1 1,2 3,7 1,6 0,9 4,1 1,3 1,0 2,3 Rb 1,2 0,6 2,2 1,3 0,4 3,1 0,9 0,4 2,0 S 0,7 0,4 1,5 1,9 0,4 5,3 5,0 1,0 9,1 Sb 2,4 0,6 4,0 2,0 1,1 4,0 1,3 0,7 2,7 Se 1,3 0,2 2,6 1,1 0,7 2,3 1,2 0,9 1,9 Sn 1,4 1,0 1,9 1,3 0,6 2,6 1,0 0,7 1,7 Sr 0,7 0,3 0,9 0,9 0,4 1,5 0,8 0,5 1,4 Th 0,6 0,1 1,4 0,6 0,4 1,6 0,7 0,4 1,2 Ti 0,9 0,3 2,4 1,0 0,3 4,7 0,9 0,5 2,2 Tl 0,7 0,5 0,9 1,1 0,4 1,8 0,8 0,6 1,2 U 0,7 0,4 1,7 0,7 0,4 1,9 1,0 0,5 1,7 V 0,8 0,3 1,1 1,2 0,5 2,7 0,9 0,6 2,5 Zn 1,2 0,3 1,7 1,3 0,6 2,8 1,0 0,7 1,2 ph 0,9 0,8 1,0 0,9 0,8 1,0 0,9 0,8 1,0

23 20 Kuva 5. Hajontadiagrammi hiilen ja elohopean määrästä taajamien ulkopuolella Espoossa. Kuva 6. Lyijypitoisuus maalajeittain pintamaassa (sininen) ja pohjamaassa (vihreä) taajamien ulkopuolella Espoossa.

24 Alkuaineiden pitoisuudet taajamien maaperässä Varsinaisilta taajama-alueilta kerättiin näytteitä 30 kohteesta. Taajamista otettiin näytteet pintamaasta sekä 0 25 cm kerroksesta että 0 2 cm kerroksesta. Taajamien maaperänäytteistä tehtyjen alkuainemääritysten tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 9. Kahdesta kerroksesta kerättyjen näytteiden mediaanipitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa. Verrattuna Espoon taajamien ulkopuolelta kerättyjen moreenin pintamaanäytteiden pitoisuuksiin taajamien pintamaassa on keskimäärin enemmän hiiltä, kalsiumia, kadmiumia, kuparia, kaliumia, magnesiumia, mangaania, nikkeliä, fosforia, lyijyä, rubidiumia, rikkiä, strontiumia, uraania ja sinkkiä. Taulukko 9. Espoon pintamaan 0 25 cm ja 0 2 cm alkuainepitoisuuksien tilastollisia tunnuslukuja taajama-alueilta kerätyistä näytteistä. Näytemäärä kummassakin aineistossa 30. Alkuaine Yksikkö Taajama 0-25 cm Taajama 0-2 cm Keskiarvo Mediaani Maksimi Keskiarvo Mediaani Maksimi Ag mg/kg 0,144 0,060 1,18 0,136 0,065 1,32 Al mg/kg As mg/kg 5,65 5,14 12,70 5,62 4,69 14,10 B mg/kg 4,55 4,65 8,71 4,32 4,12 9,96 Ba mg/kg 44,3 37, ,6 44,4 137 Be mg/kg 0,623 0,530 1,67 0,604 0,545 1,46 Bi mg/kg 0,266 0,170 1,77 0,201 0,160 0,620 C % 3,19 3,07 10,30 4,40 4,79 10,40 Ca mg/kg Cd mg/kg 0,143 0,125 0,610 0,133 0,120 0,330 Co mg/kg 6,07 5,29 13,9 5,99 5,70 14,9 Cr mg/kg 20,8 17,0 53,3 21,6 19,4 51,9 Cu mg/kg 14,2 14,7 30,1 15,1 15,0 32,4 Fe mg/kg Hg mg/kg 0,028 0,021 0,107 0,025 0,015 0,149 K mg/kg Mg mg/kg Mn mg/kg 172, Mo mg/kg 0,926 0,775 2,18 0,918 0,660 3,85 Na mg/kg Ni mg/kg 12,9 12,3 22,5 10,7 10,8 23,6 P mg/kg Pb mg/kg 12,2 10,4 26,2 10,6 8,65 28,4 Rb mg/kg 31,1 26,05 89,3 29,4 28,1 93,6 S mg/kg Sb mg/kg 0,192 0,185 0,500 0,207 0,185 0,510 Se mg/kg 0,384 0,315 1,550 0,367 0,320 1,06 Sn mg/kg 1,44 1,17 4,250 1,25 1,08 3,56 Sr mg/kg 12,8 11,7 26,7 14,0 12,5 30,5 Th mg/kg 7,78 5,76 34,3 6,61 5,13 29,0 Ti mg/kg Tl mg/kg 0,185 0,165 0,400 0,171 0,165 0,400 U mg/kg 3,03 2,80 8,03 3,08 2,60 16,00 V mg/kg 25,3 20,9 67,1 25,4 23,0 67,1 Zn mg/kg 51,0 46, ,9 49,3 108 ph 5,30 5,40 6,90 5,33 5,20 6,90

25 22 Taajamien näytepisteet on ryhmitelty maankäytön mukaan neljään luokkaan: 1. puistot; 2. leikkikentät; 3. päiväkodit ja koulut sekä 4. asuinalueet. Kuvassa 7 on esitetty lyijypitoisuus maankäytön mukaan sekä 0 25 cm:n näytteissä että 0 2 cm:n näytteissä. Matalien pintamaanäytteiden (0 2 cm) perusteella puistojen ja leikkikenttien ylimmän pintamaan lyijypitoisuus näyttäisi olevan korkeampi kuin muiden taajamanäytteiden lyijypitoisuus. Kuvasta 8 huomataan, että ylimmän 0-2 cm:n hiilipitoisuus eli orgaanisen aineksen määrä on suurin puistojen ja leikkikenttien näytteissä. Suuri orgaanisen aineksen määrä selittää lyijypitoisuuden eroja. Aivan pinnasta kerätyt 0 2 cm:n näytteet ovat herkempiä näytepisteen orgaanisen aineksen määrän eroille kuin syvemmät 0 25 cm:n näytteet. Eri maankäyttömuodoista kerättyjen näytteiden lukumäärät olivat niin pieniä, että maankäytön vaikutusta taajamien pintamaan alkuainepitoisuuksiin ei pystytty tilastollisesti testaamaan. Kuva 7. Lyijypitoisuus maankäyttömuodon mukaan 0 25 cm:n kerroksessa (sininen) ja 0 2 cm:n kerroksessa (vihreä) Espoon taajamissa.

26 23 Kuva 8. Hiilipitoisuus maankäyttömuodon mukaan 0 25 cm:n kerroksessa (sininen) ja 0 2 cm:n kerroksessa (vihreä) Espoon taajamissa. Arseenipitoisuudet ovat Espoon taajamissa suuremmat kuin Suomessa keskimäärin. Suomen yleisimmän mineraalisen maalajin moreenin keskimääräinen arseenipitoisuus on noin 3 mg/kg (Koljonen 1992). PIMA-asetuksen (214/2007) kynnysarvo on 5 mg/kg. Näitä suuremmat pitoisuudet ovat yleisiä koko eteläisessä Suomessa (Koljonen 1992). Espoosta taajamien ulkopuolelta kerättyjen moreenimaanäytteiden keskimääräinen arseenipitoisuus oli noin 4 mg/kg, mutta savimailla pitoisuudet olivat yleisesti noin 8 mg/kg (kuva 9). Espoo kuuluu laajaan Etelä-Suomen arseeniprovinssiin (Hatakka ym. 2010). Taajamien 0 25 cm:n kerroksen taustapitoisuuksia on verrattu kuvissa 9 19 Espoon luonnonmaiden pintamaan taustapitoisuuksiin. Kuvissa on esitetty metallit ja puolimetallit, joille on annettu PIMA-asetuksessa kynnysarvo: arseeni (kuva 9), antimoni (kuva 10), elohopea (kuva 11), kadmium (kuva 12), koboltti (kuva 13), kromi (kuva 14), kupari (kuva 15), lyijy (kuva 16), nikkeli (kuva 17), sinkki (kuva 18) ja vanadiini (kuva 19). Hiekkanäytteitä oli 6, moreeninäytteitä 22, savinäytteitä 12 ja taajama-alueiden näytteitä 30 kappaletta. Espoon taajamien pintamaan metallipitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa kuin Espoon luonnonmaiden moreenimaiden metallipitoisuudet.

27 24 Kuva 9. Arseenipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Vaakaviiva = kynnysarvo 5 mg/kg. Kuva 10. Antimonipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Kynnysarvo on 2 mg/kg.

28 25 Kuva 11. Elohopeapitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Kynnysarvo on 0,5 mg/kg. Kuva 12. Kadmiumpitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Kynnysarvo on 1 mg/kg.

29 26 Kuva 13. Kobolttipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Vaakaviiva = kynnysarvo 20 mg/kg. Kuva 14. Kromipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Vaakaviiva = kynnysarvo 100 mg/kg.

30 27 Kuva 15. Kuparipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Kynnysarvo on 100 mg/kg. Kuva 16. Lyijypitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Kynnysarvo on 60 mg/kg.

31 28 Kuva 17. Nikkelipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Vaakaviiva = kynnysarvo 50 mg/kg. Kuva 18. Sinkkipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Vaakaviiva = kynnysarvo 200 mg/kg.

32 29 Kuva 19. Vanadiinipitoisuus pintamaan 0 25 cm:n kerroksessa taajamien ulkopuolelta kerätyissä hiekka-, moreeni- ja savinäytteissä sekä taajama-alueiden maaperässä. Vaakaviiva = kynnysarvo 100 mg/kg. Maaperän taustapitoisuuksia tarvitaan maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnissa. Mikäli jonkun alkuaineen taustapitoisuus ylittää PIMA-asetuksessa (214/2007) annetun kynnysarvon, maaperän pilaantuneisuuden kriteerinä käytetään taustapitoisuutta. Espoon taajama-alueiden 0 25 cm:n näytteistä kaavalla [1] laskettu suurin suositeltu taustapitoisuusarvo on arseenille 10 mg/kg. Se on suurempi kuin asetuksen kynnysarvo. Muiden alkuaineiden laskennalliset taustapitoisuudet eivät ylittäneet Espoon taajama-alueiden näytteissä kynnysarvoa (taulukko 10). Taulukossa 10 on esitetty suurin suositeltu taustapitoisuusarvo myös bariumille, berylliumille, boorille, hopealle, molybdeenille, seleenille, talliumille ja tinalle, joille ei ole annettu kynnysarvoa PIMA-asetuksessa. Espoon taajamien pintamaan (0-25 cm) taustapitoisuudet ovat keskimäärin pienempiä kuin Tampereen alueen taajamien pintamaan taustapitoisuudet (taulukko 11; Hatakka ym. 2010). Tampereen alueen taajamien pintamaassa arseenin lisäksi koboltin, lyijyn ja sinkin suurin suositeltu taustapitoisuusarvo ylittää kynnysarvon. Tampereen alueen taajamien lyijyn kohonneet taustapitoisuudet lienevät osittain ihmistoiminnan aiheuttamia; arseenin, koboltin ja sinkin pitoisuudet ovat Pirkanmaalla tavanomaista korkeampia myös luonnonmailla.