GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tutkimusraportti 2 23 Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet Summary: Geochemical Baselines in the Metropolitan Area Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster
GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Tutkimusraportti 2 Report of Investigation 2 Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla 2, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta 3, Harri Anttila 4 ja Leena Maidell-Münster 3 Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet Summary: Geochemical Baselines in the Metropolitan Area Geologian tutkimuskeskus Helsingin kaupungin ympäristökeskus 2 Vantaan kaupungin ympäristökeskus 3 n kaupungin ympäristökeskus 4 Ne kuvat, joissa ei mainita tekijää, ovat julkaisun kirjoittajien tekemiä. Kansikuva: Malminkartanon täyttömäki,. Kuva: Timo Tarvainen, GTK Front cover: Malminkartano hill (man-made ground). Photo: Timo Tarvainen, GTK ISBN 978-952-27-25-8 (nid.) ISBN 978-952-27-252-5 (PDF) ISSN 78-424 Taitto: Elvi Turtiainen Oy Painopaikka: Tammerprint Oy 23
Tarvainen, T., Hatakka, T., Salla, A., Jarva, J., Pitkäranta, P., Anttila, H. & Maidell-Münster, L. 23. Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet. Summary: Geochemical Baselines in the Metropolitan Area. Geological Survey of Finland, Report of Investigation 2, 9 pages, 28 figures, 54 tables and 4 appendices. This report summarizes the results of seven soil geochemical baseline mapping projects carried out in the Metropolitan Area by the cities of, and Vantaa and the Geological Survey of Finland during 996 2. Samples were taken of humus and minerogenic soils from natural soils around urban centres, within urban areas and from man-made ground. In most cases, the analysis of mineral soil and humus samples was based on aqua regia extraction and concentrated nitric acid extraction, respectively. Concentrations of PAH and PCB compounds as well as PCDD/F compounds were determined from a limited number of samples. The upper recommended limits of baseline variation (SSTP) are calculated for selected urban soil types. The Metropolitan Area belongs to the South Finland arsenic province, characterized by relatively high natural arsenic concentrations in soils. The upper recommended limit of baseline variation for arsenic exceeds the national threshold value (Decree 24/27) both in urban soils and in natural soils in the Metropolitan Area. In addition to arsenic, baseline concentrations of Hg, Pb and Zn exceed the threshold values in some urban soils in the Metropolitan Area. The upper recommended limits of baseline variation in Co, Cr, Ni and V exceed the threshold values in natural clay soils. The upper recommended limits of Pb and Sb exceed the threshold values in humus. Keywords (GeoRef Thesaurus, AGI): environmental geology, geochemical surveys, baseline studies, soils, humus, chemical elements, arsenic, heavy metals, background level,,, Vantaa, Finland Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Jaana Jarva Geological Survey of Finland P.O. Box 96 FI-25 ESPOO Finland Antti Salla Environment Centre P.O. Box 5 FI-99 CITY OF HELSINKI Paula Pitkäranta, Leena Maidell-Münster City of Vantaa / Environment Centre Pakkalankuja 5 FI-5 VANTAA Harri Anttila Environment Centre P.O.Box 44 FI-27 CITY OF ESPOO E-mail: timo.tarvainen@gtk.fi, tarja.hatakka@gtk.fi, jaana.jarva@gtk.fi, antti.salla@hel.fi, leena.maidell@vantaa.fi, harri.anttila@espoo.fi
Tarvainen, T., Hatakka, T., Salla, A., Jarva, J., Pitkäranta, P., Anttila, H. & Maidell-Münster, L. 23. Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet. Summary: Geochemical Baselines in the Metropolitan Area. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 2, 9 sivua, 28 kuvaa, 54 taulukkoa ja 4 liitettä. Geologian tutkimuskeskus (GTK) sekä Helsingin, n ja Vantaan kaupungit ovat tehneet yhteensä seitsemän maaperän taustapitoisuuskartoitusta pääkaupunkiseudulla vuosina 996 2. Näytteitä on otettu humuksesta ja mineraalimaasta taajamien ulkopuolelta, taajamien luonnonmailta sekä täyttömailta. Humuksen alkuainepitoisuudet on määritetty pääosin väkevästä typpihappouuttosta ja mineraalimaiden alkuainepitoisuudet kuningasvesiuutosta. Lisäksi PAH-, PCBja PCDD/F-yhdisteiden pitoisuuksia on määritetty muutamista näytteistä. Taustapitoisuuskartoituksien perusteella joillekin taajamien maalajeille on laskettu suurimmat suositellut taustapitoisuusarvot. Pääkaupunkiseutu kuuluu Etelä-Suomen arseeniprovinssiin, jolle on tyypillistä keskimääräistä suuremmat luontaiset arseenipitoisuudet. Arseenin lisäksi elohopean, lyijyn ja sinkin suurimmat suositellut taustapitoisuudet ovat paikoin suurempia kuin PIMA-asetuksen (24/27) kynnysarvot taajamien puistoissa ja täyttömailla. Taajamien ulkopuolella koboltin, kromin, nikkelin ja vanadiinin suurimmat suositellut taustapitoisuudet ovat kynnysarvoa suurempia savikoilla. Humuksessa lyijyn ja antimonin suurimmat suoritellut taustapitoisuusarvot ovat kynnysarvoa suuremmat. Asiasanat (Geosanasto, GTK): ympäristögeologia, geokemialliset tutkimukset, perustilan kartoitus, maaperä, humus, alkuaineet, arseeni, raskasmetallit, taustapitoisuus,,, Vantaa, Suomi Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Jaana Jarva Geologian tutkimuskeskus PL 96 25 ESPOO Antti Salla Helsingin kaupungin ympäristökeskus PL 5 99 Helsingin kaupunki Paula Pitkäranta, Leena Maidell-Münster Vantaan kaupungin ympäristökeskus Pakkalankuja 5 5 Vantaa Harri Anttila Ympäristökeskus PL 44 27 ESPOON KAUPUNKI E-mail: timo.tarvainen@gtk.fi, tarja.hatakka@gtk.fi, jaana.jarva@gtk.fi, antti.salla@hel.fi, leena.maidell@vantaa.fi, harri.anttila@espoo.fi
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster SISÄLLYSLUETTELO CONTENTS.Johdanto...6 2.Tutkimusalue...9 2. Kallioperä... 9 2.2 Maaperä... 2.3 Ihmisen toiminta... 3.Valtakunnalliset geokemialliset tutkimukset... 4.Suurin suositeltu taustapitoisuus...2 5.n maaperän taustapitoisuudet...3 5. Johdanto... 3 5.2 Materiaalit ja menetelmät... 4 5.2. Näytteenotto...4 5.2.2 Esikäsittely ja analytiikka...7 5.2.3 Laadunvarmistus ja tilastolliset menetelmät...7 5.3 n maaperän taustapitoisuustutkimuksen tulokset ja tulosten tarkastelu... 8 5.3. Alkuaineiden pitoisuudet humuksessa...8 5.3.2 Alkuaineiden pitoisuudet n maaperässä taajamien ulkopuolella...8 5.3.3 Alkuaineiden pitoisuudet n taajamien maaperässä...26 5.3.4 PCB- ja PAH-pitoisuudet n taajamien maaperässä...3 6.Helsingin maaperän taustapitoisuudet...3 6. Johdanto... 3 6.2 Materiaalit ja menetelmät... 32 6.2. Näytteenottopaikat, näytetyypit ja näytemäärät...32 6.2.2 Näytteenottopaikkojen valinta ja näytteenotto...32 6.2.3 Analytiikka...35 6.3 Helsingin maaperän taustapitoisuustutkimuksen tulokset ja pohdinta... 35 6.3. Tulosten käsittely...35 6.3.2 Luonnonmaiden maaperän taustapitoisuudet Helsingissä...35 6.3.3 Puistojen maaperän taustapitoisuudet Helsingissä...38 6.3.4 Kerrostalojen pihojen maaperän taustapitoisuudet Helsingissä...4 6.3.5 Pohdinta...4 7.Vantaan maaperän taustapitoisuudet...43 7. Johdanto... 43 7.2 Materiaalit ja menetelmät... 43 7.2. Maaperän taustapitoisuustutkimukset Vantaalla vuosina 996 997...43 7.2.2 Maaperän taustapitoisuustutkimukset Vantaalla vuonna 26...44 4
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet 7.3 Vantaan maaperän taustapitoisuustutkimuksen tulokset... 45 7.3. Vantaan maaperän taustapitoisuudet vuosina 996 997...45 7.3.2 Vantaan peltomaiden taustapitoisuudet vuonna 26...45 7.3.3 Vantaan metsämaiden taustapitoisuudet vuonna 26...46 7.3.4 Pohdinta...48 8.Pääkaupunkiseudun täyttömaiden taustapitoisuudet...49 8. Johdanto... 49 8.2 Täyttömaatutkimuksen materiaalit ja menetelmät... 49 8.3 Pääkaupunkiseudun täyttömaatutkimuksen tulokset ja pohdinta... 55 8.3.. Täyttömaiden raekoostumus...55 8.3.2. Täyttömaiden alkuainepitoisuudet...55 8.3.3. PCB- ja PAH-yhdisteet sekä dioksiinit ja furaanit pääkaupunkiseudun täyttömaissa...62 9.Yhteenveto...72 9. Maalajien väliset erot... 72 9.2 Kaupunkien erityispiirteet... 85 9.3 Suurimmat suositellut taustapitoisuudet pääkaupunkiseudulla... 85. Summary: Geochemical baselines in the Metropolitan Area...88 Työnjako ja kiitokset...89 Kirjallisuus...9 LIITE. Geologian tutkimuskeskuksen maaperänäytteiden analyysien määritysrajat ja analysointitekniikka Appendix. Analysed elements, their detection limits and analytical methods in soil samples of the Geological Survey of Finland... 92 LIITE 2. Vantaan maaperän taustapitoisuudet vuosina 996 997 Appendix 2. Chemical composition of soil samples from Vantaa in 996 997... 95 LIITE 3. Vantaan peltomaiden taustapitoisuudet vuonna 26 Appendix 3. Chemical composition of arable soil samples from Vantaa in 26... 97 LIITE 4. Vantaan metsämaiden taustapitoisuudet vuonna 26 Appendix 4. Chemical composition of forest soil samples from Vantaa in 26... 99 5
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster Johdanto Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista (VNa 24/27), nk. PIMA-asetus, uudisti maassamme maaperän pilaantuneisuuden arviointia ja antoi mahdollisuuden maaperän taustapitoisuusarvojen käyttöön arviointiprosessissa. Maaperän taustapitoisuudella tarkoitetaan haitallisten aineiden luontaisesti tavanomaisia pitoisuuksia maaperässä tai sellaisia kohonneita pitoisuuksia, jotka esiintyvät pintamaassa laajalla alueella pilaantuneeksi epäillyn alueen ympäristössä. Maaperän pilaantuneisuus ja puhdistustarve on arvioitava, jos yhden tai useamman haitallisen aineen pitoisuus maaperässä ylittää PIMA-asetuksessa (VNa 24/27) annetun kynnysarvon. Alueilla, joilla taustapitoisuus on kynnysarvoa suurempi, arviointikynnyksenä pidetään taustapitoisuutta. Pääkaupunkiseudun maaperässä (,, Kauniainen ja Vantaa) esimerkiksi arseenin luontainen pitoisuus on suurempi kuin Suomessa keskimäärin ja taustapitoisuus ylittää joissakin maalajeissa PIMA-asetuksen (VNa 24/27) kynnysarvon. Pääkaupunkiseudun vilkas liikenne, pitkä teollisuushistoria, runsas rakentaminen ja muu ihmisen toiminta saattavat näkyä laajaalaisena pintamaan metallikuormituksena. Tässä raportissa esitetään neljän erillisen pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuuksia selvittäneen tutkimuksen tuloksia. Helsingin kaupunki on tutkinut maaperän taustapitoisuuksia jo 99-luvulta lähtien (Salla 999). Vantaan kaupunki on tehnyt maaperän taustapitoisuusselvityksiä vuodesta 996 alkaen (Pitkäranta 26). ja Kauniainen ovat olleet mukana Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) maaperän geokemiallisessa taustapitoisuuskartoituksessa vuonna 29 (Tarvainen 2c, Jarva 22). GTK ja pääkaupunkiseudun kunnat ovat selvittäneet lisäksi täyttömaiden taustapitoisuuksia vuosina 29 ja 2 (Hatakka et al. 2a). Edellä kuvatuissa pääkaupunkiseudun taustapitoisuustutkimuksissa on koottu tietoa sekä luonnonmailta että täyttömaista otetuista maaperänäytteistä. Analysoidut luonnonmaanäytteet edustavat alueen yleisimpiä mineraalisia maalajeja eli savea, moreenia ja lajittunutta hiekkaa ja soraa. Luonnonmailta otetuissa näytteissä sekä ravinteiden että mahdollisesti haitallisten metallien luontaiset pitoisuudet kuvastavat maanpinnan alla olevan maa- ja kallioperän laatua. Pintamaassa voi näkyä lisäksi ihmisen toiminnan vaikutus. Esimerkiksi liikenteen tai teollisuuden päästöt voivat kulkeutua sateen ja pölyn mukana maaperään. Täyttömaiden alkuainepitoisuudet eivät yleensä kuvasta alla olevan maa- tai kallioperän pitoisuuksia, koska täyttöön käytettyä maa-ainesta on usein tuotu muualta, jopa kymmenien kilometrien päästä, tai täyttöaines on peräisin muualla murskatusta kalliokiviaineksesta. Täytöissä on saatettu käyttää myös maarakentamisen hyötykäyttöön soveltuvia uusiomateriaaleja, kuten betonimursketta tai muita vanhoja maarakenteita. Mineraalimaanäytteiden lisäksi pääkaupunkiseudulta on otettu näytteitä maaperän orgaanisesta pintakerroksesta, humuksesta. Humus kuvastaa sekä ilmasta tulevien että alla olevasta maaperästä lähtöisin olevien alkuaineiden pitoisuuksia. Pitkäaikainen ilmasta tuleva laskeuma näkyy hyvin humuskerroksen alkuainepitoisuuksissa. Humusnäytteitä ei saada kaikista näytteenottopaikoista, koska metsämaalle tyypillistä humusta ei muodostu muokatuille pelloille. Joskus metsämaassakin on vain ohut kerros humusta. Luonnonmaiden humusnäytteiden lisäksi taajamien viheralueiden multakerroksesta otetut näytteet voivat kuvastaa ilmasta tulevaa metallilaskeumaa, koska mullan orgaaninen aines sitoo humuksen tavoin voimakkaasti joitakin alkuaineita, muun muassa lyijyä. Pääkaupunkiseudun taustapitoisuustutkimusten näytteenottotiheys ja osittain myös näytteenottosyvyys poikkeavat toisistaan (taulukko ). Esikäsittely- ja analyysimenetelmien yhtenäisyys tekee tuloksista kuitenkin vertailukelpoisia. Kaikissa tutkimuksissa on keskitytty erityisesti niihin metalleihin ja puolimetalleihin, jotka ovat mukana PIMA-asetuksessa (VNa 24/27). 6
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet Taulukko. Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuusraportin kartoitushankkeissa käytetyt näytteenotto-, esikäsittely- ja analyysimenetelmät. Table. Sampling, sample preprocessing and analytical methods applied in the geochemical baseline mapping projects of the Metropolitan Area. Kaupunki, ajankohta City, year of investigation, luonnonmaat, 29, natural soils, 29, taajamat, 29, urban soils, 29, luonnonmaat, 996 29, natural soils, 996 29, taajamat, 996 29, urban soils, 996 29 Vantaa, metsämaat, 996 997 ja 29 Vantaa, forest, 996 997 and 29 Näytemateriaali Esikäsittely kentällä Analyysimenetelmä Sample media Humus: Viiden näytteen kokoomanäyte 5x5 m:n alueelta Mineraalimaa: 25 cm ja 5 75 cm Humus: Composite sample of 5 samples within an area of 5 x 5 m Minerogenic soil: 25 cm and 5 75 cm Mineraalimaa: 2 cm ja 25 cm Minerogenic soil: 2 cm and 25 cm Eloperäinen kerros Mineraalimaa: 4 cm Organic layer Minerogenic soil: 4 cm Eloperäinen kerros, pääasiassa nurmikko- ja istutusmultaa Mineraalimaa: 4 cm Kerrostalojen pihoilta kokoomanäyte cm Man-made organic layer Minerogenic soil: 4 cm Yards of blocks of flats, composite sample cm Humus: Kolmen näytteen kokoomanäyte 3x3 m:n alueelta Mineraalimaa: 25 cm Humus: Composite sample of 3 samples within an area of 3 x 3 m Minerogenic soil: 25 cm Sample containers and preparation Näytteet otettu paperiseen näytteenottopussiin tai lasipurkkiin, isommat kivet ja juuret poistettu Paper bag or brown glass container Stones etc. removed Näytteet otettu Rilsan - pussiin, isommat kivet ja juuret poistettu Rilsan bag Stones etc. removed Muovipussi tai lasipurkki Näytteet sekoitettu sekoitusalustalla, isommat kivet ja juuret poistettu Plastic bag or glass container Stones etc. removed, homogenization Muovipussi tai lasipurkki Näytteet sekoitettu sekoitusalustalla, isommat kivet ja juuret poistettu Plastic bag or glass container Stones etc. removed, homogenization Minigrip-pussi tai lasipurkki Näytteet sekoitettu sekoitusastiassa, isommat kivet ja juuret poistettu Minigrip plastic bag or glass container Stones etc. removed, homogenization Analytical method Kuivaus <4 C, seulonta <2 mm Väkevä typpihappouutto, HNO 3 (humus), kuningasvesiuutto, AR (mineraalimaa) Drying <4 C, sieving <2 mm, concentrated nitric acid leach, HNO 3 (humus), aqua regia extraction, AR (minerogenic samples) Kuivaus <4 C, seulonta <2 mm HNO 3 (humus), AR (mineraalimaa) Drying <4 C, sieving <2 mm HNO 3 (humus), AR (minerogenic samples) Seulonta <2 mm, AR-uutto Sieving <2 mm, AR Seulonta <2 mm, AR-uutto Sieving <2 mm, AR Seulonta <2 mm, AR-uutto Sieving <2 mm, AR Vantaa, peltomaat, 29 Vantaa, arable land, 29 Pääkaupunkiseutu, täyttömaat, 29 ja 2 Metropolitan Area, manmade soils, 29, 2 Mineraalimaa: 2 4 cm (muokkauskerros), 5 näytteen kokoomanäyte Minerogenic soils: 2 4 cm (ploughed layer), composite sample of 5 samples Mineraalimaa: 25 cm Minerogenic soil: 25 cm Minigrip-pussi Näytteet sekoitettu sekoitusastiassa, isommat kivet ja juuret poistettu Minigrip plastic bag Stones etc. removed, homogenization Näytteet otettu Rilsan - pussiin, isommat kivet ja juuret poistettu Rilsan bag Stones etc. removed Seulonta <2 mm, AR-uutto Sieving <2 mm, AR Kuivaus <4 C, seulonta <2 mm AR-uutto Drying <4 C, sieving <2 mm, AR 7
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster Pääkaupunkiseudun taustapitoisuustutkimuksissa sekä luonnontilaisen maaperän että täyttömaiden mineraalimaanäytteistä on analysoitu kuningasvesiliukoiset alkuainepitoisuudet alle 2 mm:n raekokolajitteesta. Suurinta alkuaineiden pitoisuutta, mikä luonnossa maaperästä äärimmäisen happamissa olosuhteissa voi liueta, arvioidaan uuttamalla näytteet kuumalla kuningasvedellä (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 (Räisänen et al. 22, Heikkinen et al. 27). n taustapitoisuuskartoituksessa humusnäytteiden alkuainepitoisuudet on määritetty väkevällä typpihappouutolla. Kuningasvesiuutto ja väkevä typpihappouutto ovat pilaantuneiden maiden metalli- ja puolimetallimäärityksille suositeltuja liuotusmenetelmiä (Ympäristöministeriö 27). Kuningasvesiliuotuksesta ja väkevästä typpihappoliuotuksesta määritetyt PIMA-metallien pitoisuudet ovat useimmiten hyvin vertailukelpoisia (Tarvainen et al. 29). Joistakin näytteistä määritettiin myös PAH- ja PCB-yhdisteiden pitoisuuksia, ja täyttömaiden pintamaasta myös dioksiinien ja furaanien pitoisuuksia. Näitä, pääosin ihmisen toiminnasta maaperään kertyneitä orgaanisia yhdisteitä, ei yleensä esiinny analyysimenetelmän määritysrajan ylittävinä pitoisuuksina luonnontilaisessa muuttumattomassa pohjamaassa, mutta taajamien läheisyyden pintamaassa niille voi määrittää hajakuormitusta kuvaavan maaperän taustapitoisuuden. 8
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet 2 Tutkimusalue 2. Kallioperä Pääkaupunkiseudun kallioperä on noin 8 miljoonaa vuotta vanhaa. n Bodomjärven koillispuolelta Vantaan Kivistöön ulottuvaa aluetta hallitsee ympäröivää kallioperää parisataa miljoonaa vuotta nuorempi Bodomin rapakivigraniitti (Saltikoff et al. 994). Yleisimmät kivilajit pääkaupunkiseudulla ovat graniitti, kvartsi-maasälpägneissi, kiillegneissi ja amfiboliitti (kuva ). Nämä kivilajit muodostavat useissa paikoin seoskivilajeja eli migmatiitteja. Helsingin kaakkoisosassa (Laajasalo, Santahamina) on kvartsidioriittia. Paikoin esiintyy myös gabroa. Kuvan pienimittakaavaiseen kallioperäkarttaan ei ole merkitty kalkkikiviä, joita esiintyy kvartsi-maasälpägneissien ja muiden liuskekivilajien välikerroksina. Helsingin seudulla on parikymmentä historiallista rautakaivosta ja saman verran historiallisia kalkkikivilouhoksia. Rautaesiintymät keskittyvät etupäässä suuren kvartsi-maasälpägneissivyöhykkeen pohjoislaitaan lähelle Bodomin rapakivigraniittia. Laajasalossa on sijainnut Hålvikin kaivos, josta on louhittu lyijyhohdetta ja sinkkivälkettä. Pääkaupunkiseudulla on ollut useita graniittilouhoksia ja kaksi liuskekivilouhosta (Saltikoff et al. 994). Kuva. Pääkaupunkiseudun yleistetty kallioperäkartta. Kartta on laadittu GTK:n : -mittakaavaisen kallioperäkartoitusaineiston perusteella. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 22 aineistoa. Fig.. Generalised bedrock map of the Metropolitan Area based on bedrock maps : Geological Survey of Finland. Contains data from the National Land Survey of Finland Topographic Database 22. Gabro = gabbro; Graniitti = granite; Kiillegneissi = mica gneiss; Kvartsidioriitti = quartz diorite; Rapakivigraniitti = Rapakivi granite; Kvartsimaasälpägneissi = quartz feldspar gneiss; Emäksinen vulkaniitti, amfiboliitti = amphibolite, vesi = water areas. 9
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster 2.2 Maaperä Pääkaupunkiseudun maaperää hallitsevat vaihtelevan paksuiset savikot sekä ohuen, alle metrin paksuisen moreenin peittämät kalliomaat. Moreeni verhoaa kallioperää ja tasoittaa sen pinnanmuotoja. Kalliomaita on etenkin n länsi- ja pohjoisosissa, Nuuksion ylänköalueella (kuva 2). Sekalajitteista maalajia eli moreenia on tasaisesti koko pääkaupunkiseudulla vaihtelevan paksuisesti. Karkearakeisia hiekka- ja soramuodostumia on eniten tutkimusalueen itäosassa. Pääkaupunkiseudun ja sen ympäristön maaperää ja sen kehitystä on kuvattu tarkemmin pääkaupunkiseudun kehyskuntien taustapitoisuusraportissa (Haavisto-Hyvärinen 26). GTK:n tuottamassa maaperäkartassa (kuva 2) tiheimmin rakennetuilta alueilta tieto maalajista puuttuu. Tarkempaa maaperäkartoitustietoa on kuitenkin saatavana kuntien omista kartoituksista. Esimerkiksi n maaperäkartan verkkoversio on katsottavissa verkko-osoitteessa (http://www.espoo.fi, valitse sieltä Kartat n karttapalvelu Maaperäkartta). Kuvan 2 maaperäkartassa kartoittamattomiksi merkityillä taajama-alueilla on runsaasti täyttömaita, joiden taustapitoisuuksia on esitetty tämän raportin 8. luvussa. Kuva 2. Pääkaupunkiseudun yleistetty maaperäkartta. Kartta on laadittu GTK:n :25 -mittakaavaisen digitaalisen maaperän yleiskartan pohjalta. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 22 aineistoa. Fig. 2. Generalised Quaternary deposit map of the Metropolitan Area. Based on: Quaternary deposits of Finland - DigiMP. Digital map database [Electronic resource]. : Geological Survey of Finland. Version.. Contains data from the National Land Survey of Finland Topographic Database 22. KaPa = Bedrock outcrops; Ka = Bedrock, thin Quaternary surficial deposits on bedrock; RaKa = Block fields; Ki = Cobbles and boulders; SY = Diamicton, usually till; KY = Coarse-grained sorted sediments (fine sand to gravel); HY = Fine-grained sorted sediments, mainly silt; Liejuinen hienorakeinen maalaji = Fine-grained sediment with low-gyttja content (2-6 %); Sa = Clay; Lj = Gyttja (nutrient-rich organic mud); Tvp = Thick peat deposits, usually over.6 m Ta = Artificial (man-made) ground; = Unexplored area; Ve = Water areas.
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet 2.3 Ihmisen toiminta Pääkaupunkiseudun tiheä asutus, liikenne, teollisuus ja vilkas rakentaminen ovat voineet lisätä metallien, puolimetallien ja orgaanisten haitta-aineiden pitoisuuksia pintamaassa. Kupari, lyijy, sinkki ja tina mainitaan kirjallisuudessa esimerkkeinä metalleista, joiden pitoisuudet ovat usein kaupunkiympäristössä suuremmat kuin luonnonmailla (Reimann & de Caritat 998, Albanese & Breward 2). Terästeollisuudesta voi pintamaahan päätyä mm. kuparia, tinaa, nikkeliä, vanadiinia, kromia ja arseenia. Raskaaseen konepajateollisuuteen liitetään kupari, sinkki, nikkeli, vanadiini ja kromi sekä elektroniikkateollisuuteen kupari, kadmium, elohopea, nikkeli, arseeni ja antimoni. Keramiikan ja lasin valmistukseen liittyviä alkuaineita ovat lyijy, tina, antimoni ja koboltti. Vantaan Tikkurilassa ja n Kilossa on havaittu lyijyä käsitelleen teollisuuden päästöjen seurauksena pintamaassa muita alueita suurempia lyijypitoisuuksia. Hiilen käyttö voimaloiden polttoaineena on voinut aiheuttaa esimerkiksi vanadiinipitoisuuksien lisääntymistä pintamaassa (Äyräs & Niskavaara 992). Hiilivoimaloiden vaikutuksiin liitetään myös lyijyn, tinan, kadmiumin, arseenin ja antimonin määrien kasvu (Albanese & Breward 2). Krematorioiden ympäristössä elohopeapitoisuudet saattavat nousta. Liikenteestä peräisin olevia metalleja ovat lyijy, kupari, sinkki, tina, vanadiini ja antimoni (Albanese & Breward 2). GTK on tutkinut pääkaupunkiseudulla myös autojen katalysaattoreista peräisin olevien platinan, palladiumin ja rodiumin pitoisuuksia vilkkaasti liikennöityjen teiden varsilla (Tarvainen & Jarva 29). Kuten aiemmin on todettu, pitkäaikainen ilmasta tuleva laskeuma näkyy hyvin humuskerroksen alkuainepitoisuuksissa ja myös luonnontilaisen maaperän humusnäytteisiin voivat vaikuttaa mahdolliset ilmalaskeumat. Luonnontilaisilla alueilla humuksen alapuolella mineraalimaassa pitoisuudet indikoivat pääasiassa geologista alkuperää. Kaupunkien puistojen viherrakentamiseen käytetyn mullan ja sen alapuolisten maarakenteiden haitta-ainepitoisuuksiin vaikuttavat maakerrosten ikä ja materiaalin alkuperä. Mullan valmistukseen on voitu käyttää jätevedenpuhdistamon lietettä tai muita sellaisia aineksia, joissa voi olla luontaisia pitoisuuksia suurempia haitta-ainepitoisuuksia. Joskus myös täyttöön päätyneet jätteet voivat vaikuttaa pintamaan alkuainepitoisuuksin. Täyttömailla pintamaan ja humuksen pitoisuuksiin vaikuttaa oleellisesti täytön materiaalin lisäksi täytön ikä. Esimerkiksi Norjan Trondheimissä tehdyssä tutkimuksessa todettiin selvä korrelaatio maaperän pintaosan orgaanisten yhdisteiden pitoisuuden ja tutkimusalueen asutuksen iän kanssa. Mitä kauemmin maaperän pintaosa oli ollut koskematon, ts. alttiina ilmaperäiselle laskeumalle, sitä suuremmat pitoisuudet olivat (Andersson & Ottesen 28) Kerrostalojen pihoilla on täyttömaalla tai luonnonmaalla tasattuja nurmikoita ja luonnontilaisia maa-alueita. Maaperässä voidaan havaita rakentamisen tai saneeraustyön aiheuttamia päästöjä, esimerkiksi 97-luvulla rakennettujen elementtitalojen saumausmassojen PCB-yhdisteitä ja lyijyä voi olla tuon ajan kerrostaloalueilla maaperässä merkittäviä määriä (mm. Hellman et al. 23, Jartun et al. 29). 3 Valtakunnalliset geokemialliset tutkimukset GTK on tehnyt kaksi suurta valtakunnallista moreenigeokemiallista kartoitusta: suuralueellisen kartoituksen näytteenottotiheydellä yksi näyte/3 km 2 (Koljonen 992) ja alueellisen kartoituksen tiheydellä yksi näyte/4 km 2 (Salminen 995). Molemmissa kartoituksissa on otettu näytteitä (lähes) muuttumattomasta pohjamaasta ja analysoitu <,6 mm:n raekoko ja analytiikassa uuttomenetelmänä on ollut kuningasvesiuutto. Suuralueellisessa kartoituksessa moreeninäytteistä on tehty lisäksi kokonaispitoisuusmäärityksiä. Suuralueellisen kartoituksen Etelä- ja Väli-Suomen näytteistä on jälkikäteen määritetty myös pitoisuudet < 2 mm:n raekoossa sekä kuningasvesiuutosta että totaaliliuotuksesta (Tarvainen 995). Alueellisen kartoituksen näytteistä on valittu 9 näytteen otos, joista on määritetty kuningasvesiliukoisten pitoisuuksien lisäksi ammoniumasetaatti-edta-uuttoon perustuvat pitoisuudet (Tarvainen & Kallio 22).
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster Laajimmissa valtakunnallisissa maaperägeokemiallisissa kartoituksissa on käytetty näytemateriaalina moreenia. Vuosina 996 997 otettiin kansainvälisen Baltic Soil Survey -hankkeen yhteydessä näytteitä noin 3 maaprofiilista maatalousmailta (Reimann et al. 23). Tässä hankkeessa näytteitä otettiin moreenin lisäksi hienojakoisista maalajeista (savi, siltti), karkeista lajittuneista maista ja orgaanisista maalajeista. Baltic Soil Survey -hanke poikkesi moreenigeokemiallisista kartoituksista myös siinä, että näytteitä otettiin pohjamaan lisäksi pintamaasta. Suomen alueen alustavat tulokset, jotka perustuivat kuningasvesiuutoista tehtyihin pitoisuusmäärityksiin, julkaistiin vuonna 999 (Tarvainen & Kuusisto 999). Baltic Soil Survey -kartoituksen mukaan useiden hivenalkuaineiden pitoisuudet ovat keskimääräistä korkeammat savimailla kuin muissa maalajeissa. Etelä-Suomen savien alkuainepitoisuuksia ovat kuvanneet myös Salminen et al. (997). Koko Suomen kattavia geokemiallisia tutkimustuloksia on lisäksi Euroopan-laajuisen FOREGSin geokemiallisen kartoituksen julkaisussa (Salminen et al. 25, De Vos et al. 26). Koko maan kattavat maaperän geokemiallisten taustapitoisuuskartoitusten tulokset on koottu GTK:n ylläpitämään valtakunnalliseen taustapitoisuusrekisteriin (Jarva et al. 2). Tulokset on esitetty julkisessa rekisterissä alueellisina tunnuslukuina (http://www.geo.fi/tapir). Taustapitoisuusrekisterissä aluejakona käytetään niin sanottuja geokemiallisia provinsseja. Ne ovat alueita, joissa joko arseenin tai useiden metallien luontaiset pitoisuudet ovat tavanomaista suurempia. GTK on tehnyt taajamiin ja kasvukeskusten ympäristöön sijoittuvia maaperän geokemiallisia kartoituksia tässä raportissa käsiteltävän pääkaupunkiseudun lisäksi Porvoon ympäristössä (Tarvainen et al. 23), pääkaupunkiseudun kehyskuntien (Kirkkonummi, Vihti, Hyvinkää, Nurmijärvi, Järvenpää, Tuusula, Kerava ja Sipoo) alueella (Tarvainen et al. 26), Satakunnassa (Kuusisto et al. 27), Pirkanmaalla (Hatakka et al. 2a), Hämeessä (Tarvainen 2a) ja Hämeenlinnan kaupungissa (Tarvainen 2b). Näiden tutkimusten tavoitteena on ollut tuottaa kasvukeskusten ympäristöviranomaisille päätöksenteossa tarvittavaa tietoa geologiasta ja diffuusista ilmalaskeumasta peräisin olevien haitallisten aineiden taustapitoisuuksista. Valtakunnallisessa taustapitoisuusrekisterissä on linkit näihin tarkemmin tutkittujen alueiden maaperän taustapitoisuusraportteihin. GTK:n tekemien geokemiallisten kartoitusten lisäksi kaupunkien maaperän taustapitoisuusselvityksiä on tehty Turussa (Salonen & Korkka- Niemi 27) ja Pietarsaaressa (Peltola 25). Helsingin kaupungin ympäristökeskus on selvittänyt Helsingin maaperän taustapitoisuuksia vuosina 996 29 (Salla 999). Näiden tutkimustulosten yhteenveto on tämän raportin luvussa 6. Vantaalla vuosina 996 997 ja 26 tehtyjen maaperän taustapitoisuustutkimusten tuloksia käsitellään tämän raportin 7. luvussa. 4 Suurin suositeltu taustapitoisuus Taustapitoisuuskartoitusten yhtenä tavoitteena on määrittää eri alueille (geokemiallisille provinsseille) ja eri maalajeille tavanomaisen taustapitoisuusjakauman yläraja eli suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP). SSTP on suurin arvo, jota ei katsota poikkeamaksi alueen taustapitoisuusjakaumasta. SSTP-arvo perustuu SFS-ISO-standardin 9258 suosituksen mukaisesti laatikko-jana-kuvaajan (box-whisker-plot) ylemmän whisker-janan ylärajaan riittävän suuresta näytejoukosta (kuva 3). SSTP-arvon laskemiseen tarvitaan vähintään 3 näytettä. Lukuarvo lasketaan seuraavasti: SSTP AA = P 75 +,5 x (P 75 P 25 ) [] 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 on suurempi kuin suurin mitattu pitoisuusarvo, SSTP-arvona 2
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet käytetään aineiston maksimia. Kaavan [] avulla pyritään laskemaan taustapitoisuudelle arvo, jossa huomioidaan luontaiset suuret pitoisuudet mutta jossa poikkeukselliset arvot jätetään huomioimatta. SSTP-arvoa käytetään maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnin kriteerinä, jos SSTP on suurempi kuin PIMA-asetuksen (VNa 24/27) kynnysarvo. Joidenkin metallien ohjearvot on määritelty PIMA-asetuksessa ekologisin perustein. Ekologisin perustein määriteltyjen ohjearvojen laskennassa on otettu huomioon valtakunnalliset taustapitoisuudet. Ekologisin perustein määritellyt ohjearvot voidaan korvata alueellisilla, uudelleen lasketuilla ohjearvoilla, kun haitta-aineen alueellinen taustapitoisuus (SSTP) on luotettavasti määritetty (Reinikainen 27). Alueelliset ohjearvot voidaan ottaa huomioon myös puhdistustavoitteen määrittelyssä. Yleisesti taustapitoisuustietoja voidaan käyttää myös arvioitaessa kiinteistölle jääviä käyttörajoitteita ja kaivettujen maa-ainesten hyödyntämishankkeissa. Kuva 3. Laatikko-jana-kuvaaja. Fig. 3. Box-whisker plot. Näytetyyppi = Sample type, Täyttömaa = man-made fill; Whisker-janan yläraja = Upper whisker line. 5 n maaperän taustapitoisuudet 5. Johdanto GTK:n maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin vuonna 29 ottamalla n ja Kauniaisten kaupunkien alueelta 4 luonnontilaisesta maaprofiilista pinta- ja pohjamaa- sekä humusnäytteitä. Lisäksi otettiin 25 cm:n ja 2 cm:n syvyyksiltä pintamaanäytteitä 3 taajamakohteesta. Näytteistä analysoitiin yli 3 alkuaineen kuningasvesiliukoiset pitoisuudet. Osasta taajama- kohteiden näytteistä analysoitiin lisäksi orgaanisten yhdisteiden (PCB ja PAH) pitoisuuksia. Luonnonmaanäytteet edustivat alueen yleisimpiä mineraalisia maalajeja eli savea, moreenia sekä lajittunutta hiekkaa ja soraa. Taajama-alueilta valittiin eri maankäyttömuotoja edustavia näytteenottopaikkoja yhteistyössä n kaupungin ympäristökeskuksen kanssa. 3
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster Kasvukeskusten ympäristöön sijoittuvissa GTK:n maaperän geokemiallisissa kartoituksissa käytetyt näytteenotto-, esikäsittely- ja analyysimenetelmät perustuvat Porvoon ympäristössä tehdyn laajan pilottitutkimuksen tuloksiin (Tarvainen et al. 23). Näitä menetelmiä käytettiin myös n luonnonmaiden kartoituksessa. n taajamissa käytettiin Pirkanmaalla TAATA-hankkeessa kehitettyä näytteenottomenetelmää (Hatakka et al. 2a). 5.2. Näytteenotto 5.2 Materiaalit ja menetelmät Geokemiallisen kartoituksen näytteenottosuunnitelma taajamien ulkopuolella perustui :2 -mittakaavaisiin numeerisiin maaperäkarttoihin. Näytepaikat valittiin maaperäkarttojen vallitsevien maalajien perusteella. Näytteitä otettiin yhteensä 4 näytepisteestä. Kuusi näytepistettä kohdistettiin karkeisiin lajittuneisiin maalajeihin, pääosin hiekka- ja soraharjuihin, jotka ovat usein yhdyskuntien vedenhankinnalle tärkeitä pohjavesialueita. 22 näytepistettä kaivettiin moreenimaahan eri kivilajiyksiköiden alueilla. Kaksitoista näytepistettä sijoittui savikoille, jotka ovat usein viljelykäytössä. Kaikki näytteet otettiin taajamien ja teollisuuslaitosten ulkopuolelta välttäen sellaisia alueita, joissa voisi olla poikkeuksellisen suurta ihmisen toiminnasta aiheutuvaa pistemäistä kuormitusta. Humusnäytteitä otettiin 28 näytepisteestä. Humusnäyte koottiin viidestä osanäytteestä 5 m x 5 m:n alueelta karttaan merkityn näytepisteen ympäriltä. Näytteet otettiin humusnäytteenottimella. Pintamaanäyte otettiin mahdollisen humuskerroksen alta 25 cm:n syvyydestä. Pelloilla tämä on muokkauskerros ja metsissä yhdistelmä vaaleaa huuhtoutumiskerrosta ja ruskeaa rikastumiskerrosta. Pohjamaanäyte otettiin 5 2 cm:n syvyydeltä 25 cm:n paksuisesta kerroksesta muuttumattomasta pohjamaasta (C-kerros). Yleensä sopiva pohjamaakerros on 5 75 cm:n syvyydellä. Jokaiselta näytteenottopaikalta otettiin kaksi valokuvaa: toinen yleiskuva maisemasta näytteenottokuopan ympärillä ja toinen lähikuva näytteenottokuopasta (kuva 4). n varsinaisilta taajama-alueilta otettiin 3 näytettä pintamaasta. Useimmissa tapauksissa näyte otettiin täyttömaasta. Pintamaanäytteet otettiin kahdelta syvyydeltä: 25 cm ja 2 cm. Kuva 4. Lähikuva näytteenottokuopasta hiekkamaassa n Tallbackassa. Kuva: Tauno Valli, GTK. Fig. 4. Close-up of a sampling pit in sandy soil in Tallbacka,. Photo: Tauno Valli, GTK. Nollatasolla tarkoitetaan paljaan mineraalimaan pintaa tai nurmikkoalueilla nurmikerroksen alla olevaa maaperän pintaa. Näytepaikkoina suosittiin kohteita, joissa nurmi oli kulunut pois. Taajama-alueiden näytteenottopisteet valittiin maankäytön mukaan edustamaan käyttäjien altistuksen kannalta herkimpiä maankäyttömuotoja: leikkikenttiä, päiväkoteja, ala-asteen kouluja, puistoja sekä asuin- ja liikekiinteistöjä. Näytteet otettiin n kaupungin ympäristökeskuksen ehdottamista kohteista kaupungin omistamilta tonteilta. Näytepisteet on lueteltu taulukossa 2. Näytteenottomenetelmä on kuvattu tarkemmin GTK:n arkistoraportissa (Tarvainen 2c). n taustapitoisuustutkimusten maaperänäytteenottopisteet on esitetty kuvassa 5. Kaikista luonnontilaisille maille sijoittuvista näytteenottopisteistä otettiin pinta- ja pohjamaanäytteet (kartassa savi, moreeni ja hiekka) ja osasta myös humusnäytteet. Taajamanäytteet on otettu pintamaasta. 4
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet Taulukko 2. n taajama-alueiden maaperänäytteiden näytteenottopaikat ja niiden maankäyttömuodot. Table 2. Sampling sites in urban areas of and their land use. Paikka Sampling site Maankäyttö Land use Näytetunnus Sample identifier Uusrinne Puisto Park TTTA-29-372.2 Puolarmaari Puisto Park TTTA-29-373.2 Joupinpuisto Puisto Park TTTA-29-374.2 Gumböle Puisto Park TTTA-29-376.2 Träskända Puisto Park TTTA-29-382.2 Silkkiniitty Puisto Park TTTA-29-394.2 Ryytimaa Leikkikenttä Play ground TTTA-29-38.2 Rastaspuisto Leikkikenttä Play ground TTTA-29-383.2 Vihtatie Leikkikenttä Play ground TTTA-29-389.2 Kuutinpuisto Leikkikenttä Play ground TTTA-29-392.2 Nestorinpuisto Leikkikenttä Play ground TTTA-29-397.2 Westend Leikkikenttä Play ground TTTA-29-399.2 Karhusuon koulu Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-375.2 Tähtiniitty Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-37.2 Kalajärven pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-378.2 Niipperin pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-379.2 Soukka pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-385.2 Kauklahti pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-388.2 Lehtikaski pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-39.2 Nöykkiö pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-39.2 Laakakiven pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-395.2 Mankkaa pvk Päiväkoti/Koulu Day-care centre/school TTTA-29-396.2 Rihvelinmäki Asuinalue Residential area TTTA-29-377.2 Kolkekannas Asuinalue Residential area TTTA-29-38.2 Lansanpurontie Asuinalue Residential area TTTA-29-384.2 Ankkuritie Asuinalue Residential area TTTA-29-386.2 Nissinmäentie Asuinalue Residential area TTTA-29-387.2 Iivisniemi Asuinalue Residential area TTTA-29-393.2 Ukkohauentie Asuinalue Residential area TTTA-29-398.2 Mielikinviita Asuinalue Residential area TTTA-29-4.2 5
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster Kuva 5. Maaperän geokemiallisen taustapitoisuuskartoituksen näytteenottopisteet ja niiden tunnusnumerot ssa v. 29. Näytepisteitä on kaikkiaan 7 kpl, joista savinäytteitä on 2 kpl, hiekkanäytteitä 6 kpl, moreeninäytteitä 22 kpl ja taajamista otettuja näytteitä 3 kpl. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 22 aineistoa. Fig. 5. Soil sampling locations in in 29. The total number of samples is 7. Twelve samples were taken from clay, 6 from sand, 22 from till and 3 from urban soils. Hiekka = sand; moreeni = till; savi = clay; taajama = urban soils; vesi = water areas. Contains data from the National Land Survey of Finland Topographic Database 22. 6
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet 5.2.2 Esikäsittely ja analytiikka Humusnäytteet Kuivattuja (< 4 o C) humusnäytteitä esihienonnettiin puristelemalla näytteitä varovasti käsin näytepussin läpi. Analyysit tehtiin Labtium Oy:n laboratorioissa. Näytteet seulottiin alle 2 mm:n fraktioon, joka 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. Elohopea määritettiin liuoksesta kylmähöyryatomiabsorptiotekniikalla (CV-AAS). Muiden alkuaineiden väkevään typpihappoon liukenevat pitoisuudet määritettiin ICP-AES- ja ICP-MSmenetelmällä. ph:n määritystä varten näytteet uutettiin, M CaCl 2 :lla. Hehkutushäviötä varten näytteitä kuivattiin 2 tuntia 5 o C:ssa ja määritys tehtiin 55 o C:ssa gravimetrisesti. Lisäksi määritettiin hiili- ja typpipitoisuus. Yhteenveto humusnäytteistä tehdystä analytiikasta määritysrajoineen on esitetty raportissa Tarvainen (2c) ja liitteessä. Mineraalimaanäytteet taajamien ulkopuolella Taustapitoisuustutkimusten mineraalimaanäytteiden kemialliset määritykset tehtiin Labtium Oy:n kemian laboratorioissa kuivatuista (< 4 o C) ja alle 2 mm:n fraktioon seulotuista näytteistä. Kuningasvesiliukoiset alkuainepitoisuudet mitattiin ICP-AES- ja ICP-MS-menetelmällä. Elohopea määritettiin seulotusta alle 2 mm:n näytteestä pyrolyyttisesti. Hiilipitoisuus määritettiin jauhetuista näytteistä. ph-määritystä varten näytteet uutettiin, M CaCl 2 :lla. Määritysrajat on esitetty taulukossa raportissa Tarvainen (2c) ja liitteessä. Näytteistä määritettiin lisäksi raekokojakauma kuivaseulonnalla, pesuseulonnalla ja/tai sedigraph-analyysillä. Humus poistettiin vetyperoksidikäsittelyllä ja humuspitoisuus määritettiin spektrofotometrisesti. Mineraalimaanäytteet taajamissa Taajamien sisältä valittujen näytteenottokohteiden keskeiseltä paikalta (A-näyte) 25 cm:n ja 2 cm:n syvyydeltä otetuista näytteistä määritettiin kuningasvesipitoiset alkuainepitoisuudet, elo- hopean kokonaispitoisuus, hiilipitoisuus ja ph sekä raekokojakauma samoilla menetelmillä kuin taajamien ulkopuolelta otetuista näytteistä. 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 analysoitiin kaasukromatografia-massaspektrometrisesti (GC- MS) SIM-tekniikalla. Menetelmällä määritetään yhteensä 5 PCB-kongeneeriä. PAH-yhdisteiden määrittämistä varten näytteille tehtiin asetoni-pentaaniuutto. Uuttoliuokset analysoitiin kaasukromatografi-massaspektrometrisesti (GC-MS) SIM-tekniikalla. PAHyhdisteiden kokonaispitoisuus (PAH yhteensä) on ilmoitettu määritysrajan ylittävien yhdisteiden summana. Menetelmien määritysrajat on esitetty liitteessä. 5.2.3 Laadunvarmistus ja tilastolliset menetelmät Maaperänäytteitä ovat ottaneet GTK:n sertifioidut näytteenottajat ja tutkimuksesta vastanneet tutkijat. n tutkimuksessa käytettiin niitä analyysimenetelmiä, jotka oli todettu hyvin toistettaviksi Porvoon ympäristössä tehdyssä pilottitutkimuksessa (Tarvainen et al. 23). Siinä otettiin tasaisesti koko näyteverkoston alueelta 3 näytepaikassa kaksi näytettä (varsinaiset näytteet ja rinnakkaisnäytteet) pinta- ja pohjamaasta ja paikoin myös humuksesta. Varsinaiset näytteet ja rinnakkaisnäytteet analysoitiin kaksi kertaa. Näin saatiin 3 havaintopistettä, joista oli neljä 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. n tutkimusalueelta rinnakkaisnäytteitä otettiin 5 %:sta näytteenottopisteitä (pintamaasta, pohjamaasta ja humuksesta) ja ne analysoitiin samalla tavalla kuin varsinaiset näytteet. Lisäksi laboratoriot sovelsivat omia tavanomaisia laadunvarmistusmenetelmiään. Labtium Oy (T25) ja Nab Labs Oy (T) ovat akkreditoituja testauslaboratorioita (EN ISO/IEC 725). 7
Timo Tarvainen, Tarja Hatakka, Antti Salla, Jaana Jarva, Paula Pitkäranta, Harri Anttila ja Leena Maidell-Münster 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 akkreditoinnin piiriin kuuluvat lisäksi kuningasvesiliuotukseen perustuva monialkuainemääritys ICP-AES-tekniikalla ja elohopean määritys pyrolyyttisesti sekä hiilen määritys hiilianalysaattorilla. Orgaanisten yhdisteiden analysointiin käytetyt menetelmät eivät kuulu akkreditoinnin piiriin. Useissa tutkimuspisteissä orgaanisten yhdisteiden kokonaispitoisuus oli lähellä käytetyn analyysimenetelmän määritysrajaa, jolloin analyysimenetelmän mittausepävarmuus on suuri. Ympäristöhallinnon PIMA-asetuksen soveltamisohjeen (Ympäristöministeriö 27) mukaan analyysimenetelmien mittausepävarmuus on otettava erityisesti huomioon, kun mittaustulokset ovat lähellä kynnysarvoa. Nab Labs Oy:n ilmoittama analyysimenetelmän mittausepävarmuus lähellä määritysrajaa oleville pitoisuuksille on PCB-kongeneereille 35 47 %, yksittäisille PAH-yhdisteille 3 85 % ja PCDD/F-yhdisteille 3 %. n alueelta on otettu vähän rinnakkaisnäytteitä, mutta samalla näytteenotto- ja analyysimenettelyllä 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. Kenttähavainnot ja analyysitulokset yhdistettiin tilasto-ohjelmalla. Samalla tarkistettiin pitoisuustasot mahdollisten raportointivirheiden havaitsemiseksi ja verrattiin eri analyysierissä käytettyjä määritysrajoja. Alkuainepitoisuuksista laskettiin tilastollisia tunnuslukuja (minimi, mediaani, keskiarvo, maksimi) ja alkuainepitoisuuksien jakaumia tarkasteltiin laatikko-jana-kuvaajilla (boxwhisker plot). Muusta aineistosta hyvin paljon poikkeavia havaintoja tarkasteltiin yksityiskohtaisesti. Tarkastelujen perusteella yhtään näytettä ei jätetty pois n 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 <, %), merkitsevä (< %) ja melkein merkitsevä (< 5 %). Korrelaatiot varmistettiin tarkastelemalla myös hajontakuvia. Näytepisteiden sijainti on tarkastettu piirtämällä pisteet pohjakartalle paikkatieto-ohjelmistolla. Näyteverkko on varsin harva, ja kustakin pisteestä oli otettu yksi näyte. Siksi tulokset on esitetty maalajikohtaisina taulukoina, ei väripintakarttoina. 5.3 n maaperän taustapitoisuustutkimuksen tulokset ja tulosten tarkastelu 5.3. Alkuaineiden pitoisuudet humuksessa n alueelta otetuista 28 humusnäytteestä lasketut tilastolliset tunnusluvut on esitetty taulukossa 3. Humuksen alkuainepitoisuudet ovat ssa keskimäärin samaa suuruusluokkaa kuin pääkaupunkiseudun kehyskuntien humuksen pitoisuudet (Tarvainen et al. 26). Lyijyn ja elohopean pitoisuudet humuksessa olivat suurempia Etelä- ja Keski-ssa verrattuna kaupungin pohjoisosiin. Kyseiset alkuaineet sitoutuvat voimakkaasti maaperän orgaaniseen ainekseen. 5.3.2 Alkuaineiden pitoisuudet n maaperässä taajamien ulkopuolella Mineraalimaan pintaosasta ( 25 cm mahdollisen humuskerroksen alapuolelta) otettujen näytteiden alkuainepitoisuudet määritettiin analysoimalla < 2 mm:n raekokolajitteesta kuningasveteen liukenevat pitoisuudet. Taajamien ulkopuolelta otettujen pintamaanäytteiden alkuainepitoisuudet on esitetty taulukossa 4 ja pohjamaanäytteiden taulukossa 5. Hiekkanäytteitä oli kuusi, moreeninäytteitä 22 ja savinäytteitä 2. 8
Pääkaupunkiseudun maaperän taustapitoisuudet Taulukko 3. n humusnäytteiden alkuainepitoisuuksien tilastollisia tunnuslukuja. N=28. Kehyskunnat = mediaani Kirkkonummen, Vihdin, Hyvinkään, Nurmijärven, Järvenpään, Tuusulan, Keravan ja Sipoon humusnäytteistä N = 26 (Tarvainen et al. 26). PIMA-asetuksen (VNa 24/27) kynnysarvojen ylittävät pitoisuudet on lihavoitu. Table 3. Chemical composition of humus in, N = 28. Pääkaupunkiseudun kehyskunnat = median values around the Metropolitan Area in the municipalities of Kirkkonummi, Vihti, Hyvinkää, Nurmijärvi, Järvenpää, Tuusula, Kerava and Sipoo, N= 26 (Tarvainen et al. 26). Values exceeding the threshold value are indicated in bold. Commas are used instead of decimal points. Alkuaine tai ominaisuus Element or property Yksikkö Maksimi Pääkaupunkiseudun kehyskunnat Around Metropolitan Area Unit Median Maximum Median Hopea (Ag),7,32,8 Alumiini (Al) 3 25 3 4 3 39 Arseeni (As),9 5, 2, Boori (B) 4,4 6,3 4,3 Barium (Ba) 74, 57 74, Beryllium (Be),4,,3 Vismutti (Bi),23,49,25 Hiili (C) % 34,7 45,9 36,4 Kalsium (Ca) 3 825 6 68 4 5 Kadmium (Cd),4,58,37 Koboltti (Co),5 7,5,4 Kromi (Cr) 6,8 3,4 7,2 Kupari (Cu),9 2, 9,3 Rauta (Fe) 3 89 8 4 435 Elohopea (Hg),5,336,25 Kalium (K) 898 35 2 Litium (Li) 2, 6,6 2,5 Magnesium (Mg) 76 74 792 Mangaani (Mn) 279 75 33 Molybdeeni (Mo),68,,65 Natrium (Na) 93, 44 94,5 Nikkeli (Ni) 7,7 2,2 6,9 Fosfori (P) 83 9 868 Lyijy (Pb) 46,8 29 48,9 Rubidium (Rb) 9,3 9,4 9,9 Rikki (S) 52 2 26 55 Antimoni (Sb),42,3,42 Seleeni (Se) <,5,96 <,5 Pii (Si) 448 975 73 Strontium (Sr) 27,5 49,2 24,5 Torium (Th) 2,3 6,6 2,3 Titaani (Ti) 27 56 294 Tallium (Tl),2,3,2 Uraani (U),59,6,66 Vanadiini (V) 3,4 23,3 4,7 Sinkki (Zn) 56,5 4 62,5 ph 3,4 4,4 3,4 Hehkutushäviö (LOI) % 65, 89,5 7,6 9