KUOLAN ILMANSAASTEIDEN VAIKUTUS YMPÄRISTÖÖN KUOLAN ALUEELLA JA SUOMEN LAPISSA Dos. Jussi Paatero (koordinaattori) Ilmatieteen laitos, Ilmanlaadun tutkimus Prof. Timo Vesala Helsingin yliopisto, Fysikaalisten tieteiden laitos FK Jari Pasanen Lapin ympäristökeskus Prof. Jukka Lehto Helsingin yliopisto, Radiokemian laboratorio Dos. John Derome Metsäntutkimuslaitos, Rovaniemen tutkimusasema Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 1
TAUSTAA Kuolan niemimaan kaivos- ja metallurginen teollisuus on Norilskin jälkeen tärkein ilmansaasteiden lähde arktisella alueella. Kaasu- ja hiukkaspäästöillä on suuri merkitys ilmanlaatuun ja biosfääriin Kuolassa ja Suomessa, Itä-Lapissa. Projektin tarkoitus on saada kokonaiskuva Kuolan ilmansaasteiden vanhoista ja nykyisistä päästöistä, niiden kulkeutumisesta ilmassa sekä niiden vaikutuksesta ilmanlaatuun, ilmastoon, laskeumaan sekä maa- ja vesiekosysteemeihin Työ sisältää kenttämittauksia, laboratorioanalyysejä, kirjallisuustutkimuksia ja tietokonemallien käyttöä. Tutkijakoulutus on osa projektia Tuloksia hyödyntävät mm. kansainvälinen tiedeyhteisö, ympäristöviranomaiset Suomessa, Venäjällä ja Norjassa sekä myöhemmin poliittiset päätöksentekijät, paikalliset asukkaat ja luontoon perustuvat yritykset (poronhoito, matkailu jne). Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 2
Venäläiset yhteistyökumppanit Institute of North Industrial Ecology Problems, Apatity Department of Radiochemistry, Khlopin Radium Institute, St. Petersburg Laplandia Biospheric Reserve, Monchegorsk Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 3
TYÖSUUNNITELMA Projekti jakaantuu neljään työpakettiin: 1. Päästöt ilmakehään, kulkeutuminen ja laskeuma (vetäjä: Ilmatieteen laitos) 2. Maaekosysteemit (vetäjä: Metsäntutkimuslaitos) 3. Vesiekosysteemit (vetäjä: HY/Radiokemian laboratorio) 4. Projektin hallinto ja tiedonjulkaisu (vetäjä: Ilmatieteen laitos) Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 4
Työpaketti 1: Päästöt ilmakehään, kulkeutuminen ja laskeuma Ilmatieteen laitos mittaa ilmassa ja laskeumassa olevia saasteita, mm. rikkiä, metalleja ja pienhiukkasia, seuranta-asemillaan Sevettijärvellä, Raja-Joosepissa ja Oulangalla. Länsi-Lapin Pallaksen mittausasema toimii puhtaan ilman referenssiasemana Ilmatieteen laitos tekee ilmansaasteiden leviämislaskelmia Lapin ympäristökeskus hankkii venäläisiltä kumppaneilta päästötietoja HY/Fysikaalisten tieteiden laitos tutkii Värriön asemallaan ilmakehän pienhiukkasten muodostumista Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 5
Ilmatieteen laitoksen ilmanlaadun seuranta-asemat Kevo Sevettijärvi Kilpisjärvi Pallas Raja-Jooseppi EMEP Sodankylä Värriö WMO/GAW EGAP Rovaniemi Kansallinen Oulanka Yhdennetty seuranta Erikoisasema Radioaktiivisuus Otsoni Joensuu Hailuoto Hietajärvi Ilomantsi Ähtäri Tikkakoski Kotinen Evo Jokioinen Virolahti Nurmijärvi Helsinki Utö Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 6
Atmospheric emissions from Petchenganikel in 1970-2004 600 Amospheric emissions 500 400 300 200 100 0 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Year SO2 (1000 t) Ni (t) Cu (t) Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 7
Sulphur emissions from Petchenganikel and Finland 600 500 1000 tons SO2 400 300 200 100 0 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Year Petchenganikel Finland Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 8
50 Airborne sulphur dioxide at Raja-Jooseppi, daily mean values 1992-2004 45 40 SO2 concentration, µg/m³ 35 30 25 20 15 10 5 0 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 Year Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 9
Airborne sulphur dioxide, monthly mean values, 2003 120 SO2 concentration, µg/m3 100 80 60 40 20 Svanvik Nikel Raja-Jooseppi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Month, 2003 Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 10
Airborne sulphate at Värriö and Oulanka 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Värriö Oulanka 03.01.2005 09:30 24.01.2005 09:41 14.02.2005 10:05 07.03.2005 08:30 28.03.2005 08:20 18.04.2005 08:25 09.05.2005 09:45 30.05.2005 08:40 20.06.2005 08:55 11.07.2005 08:40 01.08.2005 10:00 22.08.2005 10:05 12.09.2005 11:40 03.10.2005 10:10 24.10.2005 10:36 14.11.2005 11:00 05.12.2005 10:00 26.12.2005 09:45 Start of sampling Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 11 Sulphate concentration, µg/m3
350 Sulphate deposition at Kevo and Sevettijärvi, year 2005 300 Sulphate deposition, mg/m² 250 200 150 100 50 Kevo Sevettijärvi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 sum Month, 2005 Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 12
Deposition of lead, copper and nickel at Kevo and Sevettijärvi in 2005 Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 13
30.4.2003 New particle formation event, low background concentration Interrupted by a pollution burst at 19:00 Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 14
Pollution burst observed by increased SO2 concentration Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 15
Työpaketti 2: Maaekosysteemit Metsäntutkimuslaitos tutkii etenkin raskasmetallien määriä ihmisravinnoksi käytettävissä sienissä ja marjoissa Montshegorskin ja Suomen rajan välissä yhteistyössä venäläisten partnereiden ja Oulun yliopiston Biologian laitoksen kanssa Osasta näytteitä HY/Radiokemian laboratorio mittaa radionuklidien määrät Metsäntutkimuslaitos, HY/Fysikaalisten tieteiden laitos ja Ilmatieteen laitos tutkivat yhteistyössä ilmansaasteiden vaikutusta kasvien ja ilman väliseen kaasujen vaihtoon ja mäntymetsien kuntoon Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 16
syksy 2005: näytteidenotto Lapissa ja Venäjällä marjat: lakka, puolukka, mustikka, variksenmarja sienet: rouskut, tatit, haperot (koosteena, eikä lajikohtaisina näytteinä) Lapissa käytetään 8. VMI:n koealaverkostoa kevät 2006: näytteiden esikäsittely ja kemiallinen analyysi suomalaiset näytteet analysoidaan Rovaniemen toimintyksikön laboratoriossa venäläiset näytteet INEP laboratoriossa, (Apatity, Kuola) Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 17
Mäntyjen kuntokartoitus värintunnistimella Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 18
Mäntyjen kunto Lapissa Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 19
Työpaketti 3: Vesiekosysteemit HY/Radiokemian laitos tutkii raskasmetallien käyttäytymistä vesistöissä ja etenkin pohjasedimenteissä, pohjasedimentit ajoitetaan radiometrisin menetelmin. Toinen tutkimuskohde on raskasmetallien kulkeutuminen maaperästä vesistöihin. Tutkimusalueet ovat Muddusjärvi Inarissa sekä Kuolan niemimaa, jossa kerätään näytteitä venäläisen partnerin avustuksella. Lapin ympäristökeskus tutkii vesistöjen tilaa useassa seurantapisteessä Itä- Lapissa osana rutiiniseurantaohjelmaansa. Projektin loppuvaiheessa Lapin ympäristökeskus analysoi seurantaohjelman tulokset ja tuottaa yhteenvedon niistä. Lapin ympäristökeskus kerää myös tietoja vesistöjen tilasta Venäjän puolella yhteistyössä venäläisen yhteistyökumppanin kanssa. HY/Radiokemian laitos ja Lapin ympäristökeskus tekevät keskenään yhteistyötä näytteiden keräyksen ja laboratoriomenetelmien vertailumittausten parissa. Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 20
Tutkimuskohde: Umbozero-järvi, Kuolan toiseksi suurin järvi Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 21
Umbozeron saastelähteet kaukokulkeutuminen: Nikelin, Monchegorskin ja Kantalahden sulatot sekä Apatiitin ja Kirovskin tehtaat ja kaivokset paikalliset lähteet: kaksi kaivosta (toinen apatiitti, toinen ehkä uraani) Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 22
Sampling at Lake Umbozero Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 23
Ikä (a) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 Sedimenttien iänmääritys lyijy-210:n perusteella CIC CRS 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Keskisyvyys (cm) Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 24
Pintaveden laatu Syksyn vesistöjen täyskierron aikaan näytteenotot (kartta). Sähkönjohtavuus, ph, alkaliniteetti, O 2, O 2 %, sameus, väri, COD Mn, SiO 2, SO 4, Cl, F, TOC, tot.p, tot.n, NO 3 -N, NH 4 N, K, Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Hg, Cd, Cu, Pb, Zn, Ni, As, Cr, V, Pt, Pd. Analyysituloksia tullaan käyttämään hankkeen lopussa laadittavan vesistöraportin aineistona. Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 25
Rahoitus: Ympäristöministeriö Värriön tutkimusasema Ilmatieteen laitos / yleisesittely 29.5.2006 26