Mg vuodessa 25 2 15 Harjavallan sulaton raskasmetallipäästöt Cu Ni Zn Pb 1 5 1985 1988 1991 1994 1997 2 23 Outokumpu Oy
Keskimääräinen vuosilaskeuma Harjavallan tutkimusgradientilla vuosina 1992-1998 7 6 5 4 3 2 1.5 2 4 8 6 km 7 6 5 4 3 2 1 Cu, mg m -2 Ni, mg m -2 AVOIN METSIKKÖ KARIKE.5 2 4 8 6 km Nieminen & Saarsalmi 1998
Avoimen paikan sadannan (BP), metsikkösadannan (TF) ja vajoveden keskimääräiset vuotuiset Cu- ja Ni-määrät,5 km koemetsikössä vuosina 1992-1996 Cu, mg m -2 Ni, mg m -2 4 3 2 1 15 1 5 15 1 5 BP TF 5cm 2cm 4cm 4 8 Derome & Nieminen 1998
Avoimen paikan sadannan (BP) ja metsikkösadannan (TF) Cu- ja Ni-määrät,5 km koemetsikössä Cu 5 mg m -2 4 3 2 BP TF 1 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Ni mg m -2 7 6 5 4 3 2 1 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Derome 2
Turpeen Cu-kertymäsarja Harjavalta 2 15 1 5 pölypäästöt, [Mg yr -1 ] 8 4 Cu kertymä [mg m -2 yr -1 ] HJ Har 19 192 194 196 198 2 Rausch et al. 25
Ni-kertymäsarja Harjavalta 2 15 1 5 pölypäästöt, [Mg yr -1 ] Ni-kertymät [mg m -2 yr -1 ] 4 2 19 192 194 196 198 2 Rausch et al. 25
Turpeen Cu- kertymäsarja Outokumpu 2 malminnosto [Mg yr -1 ] 1 Cu kertymä [mg m -2 yr -1 ] 1 Outokumpu HJ 5 19 192 194 196 198 2 Rausch et al. 25
Cu kertymäsarja ja avoimen sadannan Cu-määrä Hietajärvi 1.4.7 Cu kertymä [mg m -2 yr -1 ] Cu laskeuma [mg m -2 yr - 1]. 19 192 194 196 198 2 Rausch et al. 25
Cu- ja Ni-pitoisuudet Alkkian turpeessa 4 vuotta metallisulfaattien levityksen jälkeen Surface layer 5-1 mg Cu kg -1 mg Ni kg -1 5 1 15 5 1 15 Surface layer 5-1 syvyys, cm 15-2 25-3 35-4 syvyys, cm 15-2 25-3 35-4 45-5 45-5 Totaalimäärä,15 cm kerros 199 kg Cu ha -1 127 kg Ni ha -1 Totaalimäärä, 5 cm kerros 2 kg Cu ha -1 23 kg Ni ha -1 Nieminen et al. 26
Metallien rikastuminen humuskerroksessa 1 Rikastumiskerroin, x 1 1 1,5 km.5 2 4 8 km Cu Zn Cd Ni Fe 8 km Derome et al. 2
Humuskerroksen Cu- ja Ni-pitoisuudet m g k g -1 Cu 5 4 3 2 exchangeable concentration nonexch. concentration 1.5 2 4 8 6 km Ni mg kg -1 35 3 25 2 15 1 5.5 2 4 8 6 km Nieminen & Saarsalmi 22
Ennallistamiskokeet: 1. Lannoitus 2. Biokompostikate TAVOITTEET: puuston elpyminen mikrobitoiminnan elpyminen aluskasvillisuuden elpyminen
Lannoituskäsittelyt Käsittely N P K Ca Mg S B kg ha -1 1. Kontrolli 2. Kalkitus (LS) 42 1 2 3. Mineraali sekoitus (MM) 31 56 98 61 37 1.3 4. Metsikkökohtainen lannoitus (SSF) 6-75 (urea) 315 5 6-75 (ammonium nitraatti) Mälkönen et al. 1999
Puiden tilavuuskasvu 1992-1996 m 3 /ha/yr 12 Käsittely 1 LS 8 MM 6 SSF 4 2.5 2 4 8 km Mälkönen et al. 1999
Lannoituksen vaikutus maaveden Cu- ja Nipitoisuuteen,5 km etäisyydellä sulatosta Cu, mg/l Ni, mg/l 2.5 4. 2. 3. 1.5 1. 2..5 1... 1992 1993 1994 1995 1996 1992 1993 1994 1995 1996 LS MM SSF Mälkönen et al. 1999
Biokompostikate -koe,5 km etäisyydellä Koejärjestely: Arctostaphylos uva-ursi Pinus sylvestris Maataskut + taimien istutus 49 49 49 49 49 49 49 49 49 49 49 49 Kate, maataskut + taimien istutus Empetrum nigrum 49 49 49 49 49 49 Betula pubescens 49 49 49 49 49 49 Maataskut Ei istutettu taimia Kate, maataskut 49 49 49 49 49 49 Ei käsittelyä Kate
Maaveden laatu Vesimäärä, ml Ei käsittelyä 96 (32) Biokompostikate 64 (3) ph 4.3 (.2) 4.3 (.1) DOC, mg L -1 23 (6) 32 (4) Cu tot, mg L -1 1.6 (.6) 1.1 (.3) Cu comp, mg L -1.11 (.3).15 (.4) Cu 2+, mg L -1 2. (.78).79 (.34) Ni tot, mg L -1.78 (.22).63 (.2) DI % 36 (4) 29 (3) Kiikkilä et al. 21
Istutettujen taimien elossa säilyminen 1996-25 Betula pubescens (68 %) 1 8 % 6 4 2 Pinus sylvestris (92 %) 1 8 6 4 2 Kuolleita Eläviä Arctostaphylos uva-ursi (36 %) 1 8 % 6 4 2 Ei käsittelyä Kate Empetrum nigrum (77 %) 1 8 6 4 2 Ei käsittelyä Kate Helmisaari et al. 1999
Kasviyksilöitä, kpl/ruutu 4 35 3 25 2 15 1 Kateaine Muu Paju Koivu Mänty 5 K asviyksilöitä, kpl/ru utu 4 35 3 25 2 15 1 5 Koivu Mänty Sianpuol. Variksenm. Vain kateaine Ei katetta Muu Paju Koivu Mänty Koivu Mänty Sianpuol. Variksenm. Maataskut Paljas Kateaineella peitetyille ruuduille ilmestyi runsaasti luontaista kasvillisuutta, etenkin puiden taimia. Helmisaari et al. 1999
Kirjallisuus: Derome, J. & Nieminen, T. 1998. Metal and macronutrient fluxes in heavy-metal polluted Scots pine ecosystems in SW Finland. Environmental Pollution 13: 219-228. Derome, J. 2. Effects of heavy-metal and sulphur deposition on the chemical properties of forest soil in the vicinity of a Cu-Ni smelter, and means of reducing the detrimental effects of heavy metals (väitöskirja). Metsäntutkimuslaitoksen tiedonantoja 769. 78 s. + 5 osajulkaisua. Helmisaari, H.-S., Salemaa, M., Derome, J., Kiikkilä, O., Uhlig, C. & Nieminen, T. 27. Remediation of heavy metal-contaminated forest soil using recycled organic matter and native woody plants. Journal of Environmental Quality 36: 1145-1153. Kiikkilä, O., Perkiömäki, J., Barnette, M., Derome, J., Pennanen, T., Tulisalo, E. & Fritze, H. 21. In situ bioremediation through mulching of soil polluted by a copper-nickel smelter. Journal of Environmental Quality 3: 1134-1143. Mälkönen, E., Derome, J., Fritze, H., Helmisaari, H.-S., Kukkola, M., Kytö, M., Saarsalmi, A. & Salemaa, M. 1999. Compensatory fertilization of Scots pine stands polluted by heavy metals. Nutrient Cycling in Agroecosystems 55: 239-268. Nieminen, T.M. & Saarsalmi, A. 22. Contents of Cu, Ni and Zn in smelter-polluted soil-plant systems. Geochemistry: Exploration, Environment, Analysis 2: 167-174. Nieminen, T.M., Ukonmaanaho, L., Rausch, N. & Shotyk, W. 26. Availability and toxicity of Cu and Ni to Scots pine in different soils. Forest, Snow and Landscape Research 8(3): 349-36 Rausch, N., Nieminen, T., Ukonmaanaho, L., Le Roux, G., Krachler, M., Cheburkin, A.K., Bonani, G. & Shotyk, W. 25. Comparison of atmospheric deposition of copper, nickel, cobalt, zinc, and cadmium recorded by Finnish peat cores with monitoring data and emission records. Environmental Science & Technology 39(16): 5989-5998.