HIERAKKA Hiedanranta ravinnekierron ja toiminnallisen tiedottamisen kehitysalueena Eeva-Liisa Viskari Tampereen ammattikorkeakoulu 21.11.2018 Eeva-Liisa Viskari
Ympäristöministeriön RAKI2-ohjelma Jatkohanke vuosien 2015-2016 BIOUREA-hankkeelle 1. Virtsan lannoitekäytön pitkäaikaisvaikutukset ja BIOUREAn pohjalta avoimien kysymysten tutkiminen 2. Painotus tiedotuksessa ja viestinnässä, koska virtsan lannoitekäyttöön liittyy paljon ennakkoluuloja ja asenteita 2 21.11.2018 Eeva-Liisa Viskari
Tutkimukset Virtsan fysikaalis-kemiallinen ja mikrobiologinen laatu Ohran sato, laatu Vaikutukset maaperään (fys-kem. ominaisuudet, suolaantuminen?) Lääke- ja haitta-aineiden mahdollinen kertyminen maaperään ja jyviin 3 21.11.2018 First name Last name
4 21.11.2018 Lääke- ja haitta-aineet BIOUREA-hankkeessa mitattiin ainoastaan lääkeaineita ja haitallisia metalleja Tässä hankkeessa lisäksi: Alkyylifenolit Ftalaatit Perfluoratut yhdisteet Triklosaani Fenoliset yhdisteet, erit. Bisfenoli-A Analyysit virtsasta, maaperästä ja jyvistä (kasvukauden lopussa)
Hiedanrannan erottelevat kuivakäymälät ja pisuaarit 5 21.11.2018 First name Last name
Hiedanranta keräys ja käsittely 6 21.11.2018
Iittala, Kuivuripelto 31.7.2017 7 21.11.2018 Kangasala, Laukkapelto, 10.7.2017
Pelto 1 (Laukkapelto) Kangasala, Kaivanto, 54 kg N ha -1 Pelto 2 (Kuivuripelto), Iittala, 100 kg N ha -1 2016 2017 2018 2016 2017 2018 Pinta-ala ha n. 1 0,57 Kylvö 9.5.2016 11.5.2017 14.5.2018 11.5.2016 21.5.2017 18.5.2018 Virtsan levitys 23.5.2016 29.5.2017 28.5.2018 25.5.2016 7.6.2017 31.5.2018 Näytteenotto 17.8.2016 23.8.2017 13.8.2018 22.8.2016 7.9.2017 14.8.2018 Puinti 24.8.2016 24.8.2017 16.8.2018 3.9.2016 8.9.2017 22.8.2018 Virtsa Weekend festivaali, kerätty 8/2015 Hiedanranta, kerätty 2/2017 Hiedanranta, kerätty 9/2017 Yksyityistalous, kerätty 1-9/2015 Hiedanranta, kerätty 11/2016-2/2017 Hiedanranta, kerätty 9-10/2017 Virtsan kokonaismäärä l 4800 900 800 1500 1770 1500 Virtsan typpipitoisuus mg l -1 2800 2700 3200 3200 2700 2400 Typpeä yhteensä (kg) 7,8 2,4 1,9 4800,0 4,1 4,7 Fosforia yhteensä (kg) 0,8 0,2 0,1 0,3 0,3 0,3 Kaliumia yhteensä (kg) 2,3 0,6 0,5 1,1 0,9 1,4 Virtsalannoitettu alue (m2) 2500 400 350 400 400 400 Typpeä virtsalannoitetulle 54 61 55 100 102 118 kg ha -1 Fosforia virtsalannoitetulle 3 5 3 7 9 7 kg ha -1 Kaliumia virtsalannoitetulle kg ha -1 9 15 15 27 23 40 Lajike Wolmari, ohra Wolmari, ohra Marika, kaura Harbinger, ohra Harbinger, ohra Harbinger, ohra Kasvinsuojelukäsittely 3.6.2016 11.6.2017 8.6.2018 5.6.2016 21.6.2017 18.6.2018 Lannoite + määrä kg ha -1 Cantor 0,6 l ha -1 + 200 l vettä 200 kg ha -1 Yara CAN N27+Mg Cantor 0,6 l ha - 1 +200 l vettä 200 kg ha -1 Yara CAN N27 + Mg Express 50 SX 12 g ha -1 Primus XL 0,75 l ha -1, Hankkijan trio + Premium Classic SX Hankkijan MCPA 2l 12 g ha -1, Agrimarket ha- 1 + 200l vettä ha MCPA 0,5 l ha -1, Karateo ZEON 0,4 dl Yara P20, 200 kg ha -1 Yara CAN 27 + Mg ha -1 430 kg ha -1 YaraMila Y3 430 kg ha -1 YaraMila Y3 0,57ha Hankkijan trio 2 l ha -1 + 200 l vettä Yara CAN27 + Mg
Pelto 1, lannoitustaso 54 kg N ha -1 Pelto 2, lannoitustaso 100 kg N ha -1 2016 2017 2018 2016 2017 2018 Kokonaistyppi mg l -1 2800 2700 3150 3200 2650 2400 Kokonaisfosfori mg l -1 161 220 190 175 195 150 Kalium mg l -1 486 650 925 730 525 650 Cr µg l -1 <5 <5 <5 <5 <5 <5 Fe µg l -1 268 110 483 340 115 520 Cu µg l -1 <10 29 6 <10 23 83 Ni µg l -1 <10 <10 3,0 <10 <10 7,9 Zn µg l -1 97,8 110 84 270 125 60 Ca mg l -1 19,4 32 13 22 31 21 Mn µg l -1 <5 <5 27,5 8,6 <5 <5 Na mg l -1 544 905 970 730 770 760 Mg mg l -1 2,1 13,5 3,2 14 8,8 2,3 Co µg l -1 <5 <5 <5 <5 <5 <5 Bo µg l -1 486 320 355 730 290 350 Mo µg l -1 290 <20 19 620 <20 15 Cd µg l -1 <0,2 <0,1 0,14 <0,2 <0,1 0,1 Pb µg l -1 <0,8 0,845 <0,4 4,6 1,5 0,4 Se µg l -1 7,42 13 9,3 8,8 11,5 6,4 As µg l -1 4,84 9,6 12,25 5,5 9,2 7 F - mg l -1 127 <0,15 <0,15 55 <0,15 0,6 SO 2-4 mg l -1 950 525 540 1100 425 480 Cl - mg l -1 472 1450 1650 500 1200 1300 NO - 2 µg l -1 548 <15 <15 370 <15 <15 NO - 3 µg l -1 65,2 <250 <250 52 <250 <250 Virtsan alkuaine ja anionianalyysit, mikrobiologinen laatu (MMa 24/2011) E.coli pmy g -1 Max 7 <10 <10 <10 <10 <10 Salmonella sp. pmy 5g -1 Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu Ei todettu
Virtsan lääkeaineet 55 eri lääkeainetta ja hormonia analysoitu 19 löydetty 54 kg N ha -1, Wolmari-ohra (2016-2017), Marika kaura 100 kg N ha -1, Harbinger -ohra (2018) Lääkeaine Käyttökohde/vaikutustapa 2016*) 2017***) 2018***) 2016**) 2017***) 2018***) bisoprololi betasalpaaja 1,14 12 4,85 dikofenaakki tulehduskipulääke 1,64 6,9 8,3 8 fluoksetiini masennuslääke 1,4 1,8 ibuprofeeni tulehduskipulääke 4160 1500 1200 250 1500 985 karbamatsepiini epilepsialääke 0,54 1,1 ketoprofeeni tulehduskipulääke 13,6 8,7 9,2 kofeiini piriste 852 2400 2400 57 2500 2700 metyyliprednisoloni kortikosteroidi/tulehdulääke 8,44 2,3 8,8 18 2,9 9,8 naprokseeni tulehduskipulääke 99,2 390 53 7,9 320 170 parasetamoli kipu- ja kuumelääke 36 2200 740 140 83 415 propanololi betasalpaaja 1,52 2,1 5,35 salbutamoli astmalääke 1,3 6,1 1,5 sitalopraami masennuslääke 2,8 8,6 6,1 12 5,65 tetrasykliini antibiootti 36,2 37 4,4 trimetopriimi antibiootti 2,02 Hormonit 17b-estradioli (E2) naissukuhormoni 0,28 0,4 estrioli (E3) naissukuhormoni 0,91 1,1 1,5 29 7,8 1,65 estroni (E1) naissukuhormoni 1,14 1,2 1,2 4,2 3,8 1,1 progesteroni naissukuhormoni 1,62 0,47 52 0,68 *) Virtsa kerätty 2015 Weekend festivaalin miesten urinaaleista **) Virtsa kerätty nelihenkisen perheen yksityistaloudesta, missä erotteleva kuivakäymälä ***) Virtsa kerätty Hiedanrannan erottelevista kuivakäymälöistä ja urinaaleista.
Haitta-ainetutkimukset Taulukko 1. Haitta-aineet ja niiden valikoitumien tutkimukseen (Vieno, 2015). Lähde/muodostuminen Ihmisen altistuminen/vaikutukset PAH16-yhdisteet Palamistuotteita, teollisuusprosessit Metaboloituvat elimistössä, osa syöpää aiheuttavia HUOM! Ei tutkita, koska hajoavat elimistössä vaikea jäljittää Alkyylifenolit, erityisesti nonyylifenolit ja - etoksylaatit Ftalaatit Teollisuuspesuaineet, kemianteollisuuden tuotteet tekstiilit, erityisesti tuontitekstiilit Muovin- ja kuminpehmentimet, maalit, lakat, kosmetiikka, lääketablettien päällys Hormonihäiritsijä Tutkitaan, koska ihmisen altistuminen selkeä, pysyviä yhdisteitä Yleisesti käytetty kodin tuotteissa, hormonihäiritsijä, teratogeeninen Tutkitaan, koska ihmisen altistuminen selkeä, pysyviä yhdisteitä Perfluoratut yhdisteet Pintakäsittelyaine (teflon), vaatteet, matot, paperi jne. POP-yhdisteitä, biokertyviä Tutkitaan, koska ihmisen altistuminen selkeä, pysyviä yhdisteitä HBCD Palonestoaine eristeissä ja sisustustekstiileissä POP-yhdiste Ei tutkita, koska nykyisin käyttö kielletty ei suoraa altistusta Triklosaani (torjuntaaineet) Fenoliset yhdisteet (Bisfenoli-A) Antibakteerinen aine, saippuat, voiteet, deodorantit Polykarbonaattien (muoviastiat) ja hartsien valmistus Biokertyvä, toksinen Tutkitaan, koska ihmisen altistuminen selkeä, pysyviä yhdisteitä Muoviastiat Tutkitaan, koska ihmisen altistuminen selkeä, pysyviä yhdisteitä
Virtsa 2017*), ug l -1 Virtsa 2018*), ug l -1 54 kg N ha -1, Wolmari ohra 100 kg N ha -1, 54 kg N ha -1, Harbinger ohra Marika kaura 100 kg N ha -1, Harbinger ohra Yhdiste Fenoliset yhdisteet 2,4-dikloorifenoli 59 15 4-kloori-2-metyylifenoli 23 fenoli 2800 11000 5500 4-etyylifenoli 94 110 30 3-metyylifenoli (m-kresoli) 30 33 17 4-metyylifenoli (p-kresoli) 10000 21000 3600 2-metyylifenoli (o-kresoli) 15 pyrokatekoli 260 Ftalaatit Di-isobutyyliftalaatti (D 2,2 1,1 Dibutyyliftalaatti (DBP) 1,6 1,4 Dietyyliheksyyliftalaatti 3,8 Torjunta-aineet Triklosaani 0,66 0,5 0,35 *) Virtsa kerätty Hiedanrannan erottelevista kuivakäymälöistä ja urinaaleista. Fenolia, kresoleita ja etyylifenoleita esiintyy virtsassa myös normaalisti. Kohonneet pitoisuudet liitetään tyypillisesti altistumiseen tupakansavulle, liuottimille tai savukaasuille (esim. työperäinen altistus) Ftalaatteja käytetään yleisesti muovinpehmentiminä (astiat, ruokailuvälineet, muovipinnoitteet) Triklosaani on torjunta- ja desinfiointiaine, jota on aiemmin yleisesti käytetty myös kosmetiikassa.
Analysoitu Löydetty kpl (yli määritysrajan) 2017-2018 Haitta-aine kpl Virtsa Maaperä Jyvät Fenoliset yhdisteet (Bisfenoli-A) 46 7 0 0 Ftalaatit 10 3 0 0 Alkyylifenolit ja etoksylaatit 11 0 0 0 Torjunta-aineet (ml. triklosaani) 93 1 0 0 PFC-yhdisteet 24 0 0 0 Lääkeaineet ja hormonit 55 19 0 1 Kaikkiaan tutkittiin yhteensä 239 eri lääkeainetta, hormonia ja haitta-ainetta Virtsasta löytyi yhteensä 31 eri yhdistettä, pääasiassa lääkeaineita, joita käytämme Maaperästä ei löytynyt yhtään tutkituista yhdisteistä kasvukauden lopussa Jyvistä löytyi ainoastaan joistakin näytteistä progesteronia, jota kasvit voivat myös itse tuottaa löydetty pitoisuus ei ole suhteessa virtsan pitoisuuteen Muita lääke-tai haitta-aineita ei löytynyt mitattavia pitoisuuksia
Erilliskerätty virtsa on ominaisuuksiltaan, koostumukseltaan ja vaikutuksiltaan eri asia, kuin jätevesiliete Käsitteitä ei pidä sekoittaa keskenään
Ravinteet ovat virtsassa valmiiksi liukoisessa muodossa Tiettyjen ravinteiden pitoisuuksia virtsassa. Ravinne Pitoisuus virtsassa (mg/l) Viite N 930-8200 Pradhan 2010 P 60-700 Pradhan 2010 K 400-1620 Pradhan 2010 Mg 78-90 Yu et al. 2001 Cu 0,07 Jönsson et al. 2004 Ca 240-400 Yu et al. 2001 Lisäksi virtsassa on suoloja, kuten kloridia ja sulfaattia Virtsasta on tunnistettu tuhansia erilaisia orgaanisia yhdisteitä, jotka esiintyvät siinä luontaisesti Virtsaan erittyy myös kemikaaleja, joita käytämme lääkkeinä ja ravinnon mukana, altistumme/altistamme itsemme hengitysilman tai ihokosketuksen kautta. Kiintoainepitoisuus noin 0,5 % Tuoreen virtsan ph on noin 5-6, varastoidun/vanhennetun virtsan ph 9-10 Terveen ihmisen virtsa on lähes steriiliä Vanhentamisprosessin aikana mahdolliset patogeenit kuolevat (WHO, 2006)
Ohran satotulokset 2016-2018
Ohran olkimassa 2016-2018
Ohran tuhannen jyvän paino 2016-2018
Ohran valkuainen 2016-2017
Ohran itävyys 2016-2017 2018 itävyys erittäin huono, tuloksia ei saatu
Kaura 2018
Maaperän sulfaattipitoisuus mg kg -1 ka V = virtsalannoitus VL = väkilannoite EL = ei lannoitusta +P = fosforilisäys
Maaperän kloridipitoisuus mg kg -1 ka V = virtsalannoitus VL = väkilannoite EL = ei lannoitusta +P = fosforilisäys
Maaperän nitraattipitoisuus mg kg -1 ka V = virtsalannoitus VL = väkilannoite EL = ei lannoitusta +P = fosforilisäys
Maaperän ph
Maaperän orgaaninen aines (hehkutusjäännös)
Lähde: ilmatieteen laitos Hämeelinna, Katinen ja Hattula, Lepaa Säätiedot
Lähde: ilmatieteen laitos Tampere Härmälä Säätiedot
Iittala, Kuivuripelto 21.8.2017 29 21.11.2018 Kangasala, Laukkapelto, 23.8.2017
Kuvat: Kari Sipilä 30 21.11.2018 First name Last name
Yhteenveto Virtsan toimivuus, teho ja turvallisuus lannoitteena on osoitettu Sääolosuhteilla (2017 märkyys, 2018 kuivuus) merkittävä vaikutus satoon Virtsassa on niitä lääke- ja haitta-ainejäämiä, joita itse käytämme tai altistumme merkittävästi 31/239 Virtsan lääke- tai haitta-ainejäämiä ei kuitenkaan havaittu kasvukauden lopussa maaperässä eikä jyvissä Virtsan lannoitekäyttö ei pääsääntöisesti aiheuttanut merkittäviä muutoksia tutkittuihin maaperän fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin maaperän kloridipitoisuus näytti kohoavan virtsalannoituskäsittelyssä kesällä 2018 (kuivuus?)
Kiitos kaikille hankkeessa mukana olleille ja siinä avustaneille Kollegoille Yhteistyökumppaneille Harjoittelijoille