~ ~ OULUN ILMANLAATU NEULASTEN RIKKIPITOISUUS JA VAURIOKARTOITUS 1989 c \ OULUN KAUPUNKI YMPÄRISTÖNSUOJELUTOIMISTO JULKAISU 6/1989 OULUN YLIOPISTO KASVITIETEEN LAITOS
OULUN ILMANLAATU NEULASTEN RIKKIPITOISUUS JA VAURIOKARTOITUS 1989 ~OULUN KAUPUNKI. YMPÄRISTÖNSUOJELUTOIMISTO ~ JULKAISU 6/1989 OULUN YLIOPISTO KASVITIETEEN LAITOS
S ISÄ L L Y S LUE T TEL 0 TIIVISTELMÄ 1. JOHDANTO 1 2. TUTKIMUSALUE 2.1. Rikkipäästöt 2.2. Ilman rikkidioksidi- ja rikkivetypäästöt 2.3. Rikkilaskeuma 2.4. Lämpötila 2.5. Sademäärä 2.6. Tuuli 2 2 2 6 6 6 8 3. MATERIAALI JA MENETELMÄT 8 4. TULOKSET 4.1. Neulasten rikkipitoisuus 4.2. Neulasvuosikertojen määrä 4.3. Neulasvauriot 13 13 14 17 5. TULOSTEN TARKASTELU 5.1. Neulasten rikkipitoisuus 5.2. Neulasvuosikertojen määrä 5.3. Neulasvauriot 19 19 25 27 JOHTOPÄÄTÖKSET 28 KIRJALLISUUS 30 LIITTEET
TIIVISTELMÄ Oulun kaupungin alueella kartoitettiin helmikuussa 1989 männyn neulasten rikkipitoisuuksia, neulasvuosikertojen määrää ja neulasvaurio-oireita kaikkiaan 87 näytealalta. Näytealaverkosto perustui vuosina 1979 ja 1984 tehtyjen tutkimusten näytealaverkostoon. Osa näytepuista oli samoja kuin aikaisempien vuosien tutkimuksissa. Verrattaessa nyt tehdyn rikkipitoisuuskartoituksen tuloksia viisi vuotta sitten tehdyn tutkimuksen tuloksiin olivat helmikuussa 1989 kerättyjen männyn kahden nuorimman neulasvuosikerran neulasten rikkipitoisuudet keskimäärin 100 ppm alhaisempia kuin helmikuussa 1984. Verrattuna helmikuuhun 1979 olivat 1 vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet laskeneet keskimäärin hieman yli 200 ppm. Sekä 1-vuotiaiden että 2-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet olivat laskeneet mm. alueella Alppila Toppila-Taskila-Koskela-Rajakylä, Toivonniemessä, Heinäpäässä, Lintula-Höyhtyä-Karjasilta-alueella sekä taajama-alueenulkopuoleila kaupungin itäosassa. Alue, jolla kahden nuorimman neulasvuosikerran neulasten rikkipitoisuudet olivat yli 1100 ppm, oli pienentynyt viimeisten viiden vuoden aikana noin 150 km 2 : stä noin 100 km 2 :in. Vaikka männyn neulasten rikkipitoisuudet olivat helmikuussa 1989 keskimäärin alhaisempia kuin viisi ja kymmenen vuotta sitten johtuen lähinnä rikkidioksidipääästöjen vähenemisestä, eivät tämän tutkimuksen yhteydessä mitatut maksimipitoisuudet poikenneet aikaisempina vuosina mitatuista korkeimmista rikkipitoisuuksista. Vaikka Kajaani Oy:n Toppilan sulfiittiselluloosatehdas lopetti toimintansa vuonna 1985, osoittavat kesällä 1988 syntyneiden männyn neulasten rikkipitoisuudet Toppilan alueen edelleenkin yhdeksi ongelma-alueista. Toppilan teollisuusalueen ohella ongelma-alueina ovat säilyneet Kemiran ympäristö ja Kuivasjärven alue. Edellä mainittujen alueiden lisäksi olivat männyn neulasten rikkipitoisuudet selvästi kohonneita (yli 1300 ppm) nyt myös Ruskon teollisuusalueella, Medipolarin ympäristössä sekä Hietasaaressa ja Vihreäsaaressa. Puiden neulasvuosikertojen määrä antaa aihetta olla huolissaan kaupunkialueen metsien tulevaisuudesta. Vuoteen 1984 verrattuna on alue, jolla männyissä oli jäljellä alle neljä neulasvuosiker-
taa, laajentunut vajaasta 70 km 2 :stä noin 90 km 2 :in. Vuoteen 1984 verrattuna on lisäksi Oulujoen molemmille puolille syntynyt alue, jolla männyissä on jäljellä enää kaksi kokonaista neulasvuosikertaa. Alue ulottuu Oulujoen pohjoispuolella Toppilasta Myllyojalle ja joen eteläpuolella se kattaa Intiön ja Limingantullin. Paljain silmin ja/tai mikroskoopilla havaittavien vaurio-oireiden runsauden perusteella arvioituna olivat tutkitut puut melko hyväkuntoisia, sillä tyypillisiä ilman epäpuhtauksien aiheuttamia vaurioita esiintyi alle puolella tutkituista näytealoista ja havaitut vauriot olivat yleensä lieviä.
1 1. JOHDANTO Ilman epäpuhtauksien leviämis- ja vaikutustutkimuksissa käytetään usein bioindikaattorina havupuita. Erityisen sopivia havupuiden neulaset ovat rikkiyhdisteiden ympäristövaikutuksia arvioitaessa, sillä neulasten sisältämä luontainen rikkimäärä on alhainen ja vaihtelee vain vähän kasvukauden ulkopuolella. Alueilla, joilla ilman rikkidioksidipitoisuudet ovat kohonneita, mitataan havupuiden neulasista kohonneita rikkipitoisuuksia. Tätä ominaisuutta onkin ruvettu käyttämään rikin aiheuttaman ympäristökuormituksen indikaattorina. Menetelmästä on kehitteillä kansallinen standardimenetelmä, jonka avulla eri paikkakuntien tutkimuksia voidaan paremmin verrata toisiinsa. Puiden kuntoa on myös ryhdytty käyttämään ympäristön tilan indikaattorina. Puiden yleiskuntoa voidaan arvioida esimerkiksi laskemalla jäljellä olevien neulasvuosikertojen määrä tai arvioimalla puiden harsuuntumista eli neulaskatoa. Puiden kunto ei kuitenkaan yksinään ole riittävä indikaattori ilman epäpuhtauksien vaikutusten arvioimiseksi. Yhdistettynä neulasanalyyseihin ja mikroskooppisiin neulasvauriotutkimuksiin havupuiden kunnon arviointi antaa lisätietoa ympäristön tilasta. Neulasten mikroskooppiset vaurio-oireet voidaan luokitella ilman epäpuhtauksien aiheuttamiin ja muihin vaurioihin. Oulun kaupungin alueella on tehty neulasten rikkipitoisuuskartoitus aikaisemmin vuosina 1979 ja 1984. Vuonna 1984 tutkittiin myös puiden kuntoa laskemalla neulasvuosikertojen määrä (Karhu 1986). Nyt tehdyn tutkimuksen tarkoituksena on ollut selvittää, millä tavalla rikkiyhdisteiden leviämistilanne ja puuston yleiskunto ovat muuttuneet viimeisten kymmenen ja viiden vuoden aikana. Oulun kaupungin ympäristönsuojelutoimisto on tilannut tutkimuksen Oulun yliopiston kasvitieteen laitokselta. Työn vastuullisena johtajana on toiminut apulaisprofessori Satu Huttunen ja työn suorituksesta on vastannut FK Sirkku Manninen.
2 2. TUTKIMUSALUE 2.1. Rikkipäästöt Oulun kaupungin rikkidioksidipäästöt olivat koko 1970-luvun aina 1980-luvun puoliväliin asti arviolta 10 000-12 000 t vuodessa. Viime vuosina rikkidioksidipäästöt ovat selvästi pienentyneet ollen vuonna 1988 6275 t. Päästöjen pienentyminen johtuu pääasiassa Kajaani Oy:n Toppilan su1fiittise11u100satehtaan toiminnan loppumisesta sekä muissa teollisuuslaitoksissa tehdyistä ilmansuojelutoimenpiteistä. Lisääntyneen kaukolämmön käytön myötä ovat myös pintalähteiden (lähinnä omakotiasutuksen) päästöt vähentyneet oleellisesti. Tällä hetkellä pintalähteiden osuus koko rikkidioksidipäästöistä on 1 % ja loput 99 % tulevat pistelähteistä, joista kolme suurinta vuonna 1988 olivat Kemira Oy 2387 t, Toppilan turvevoimalaitos 1806 t ja Veitsiluoto Oy 1345 t. Vuonna 1987 olivat Kemira Oy:n rikkidioksidipäästöt 1007 t ja Veitsiluoto Oy:n päästöt 3640 t (Oulun kaupunki). Rikkivetypäästöt ovat alentuneet 1980-luvun alkupuolen arvioiduista 1200 t vuosipäästöistä alle puoleen vuonna 1988 eli 507 t. Vuonna 1987 rikkivetypäästöt olivat vielä 954 t. Rikkivetypäästöistä noin 95 % on peräisin Veitsiluoto Oy:n Nuottasaaren tehtailta. 2.2. Ilman rikkidioksidi- ja rikkivetypitoisuudet Ilman rikkidioksidipitoisuudet ovat laskeneet selvästi viimeisten kymmenen vuoden aikana. Vuonna 1979 oli Nokelan, Simssinkankaan ja Välivainion mittausasemien rikkidioksidipitoisuuksien vuosikeskiarvojen perusteella laskettu keskimääräinen ilman rikkidioksidipitoisuus kaupunkialueella 27 Vg/m3, vuonna 1984 se oli 14 vg/m 3 ja vuonna 1988 9 Vg/m3. Nokelassa on havaitttavissa myös selvää ilman rikkivetypitoisuuksien alenemista. Heinäpäässä rikkivetypitoisuuksien vuosikeskiarvot ovat sen sijaan pysyneet koko 1980-luvun noin 3 vg/m 3 (taulukko l)(oulun kaupunki).
3 Taulukko 1. Ilman rikkidioksidi- ja rikkivetypitoisuuksien (pg/m 3 ) vuosikeskiarvot Oulussa vuosina 1979-1988 (Oulun kaupunki). Vuosi 502 pg/m 3 H2S Ilg/ m3 Nokela Simssi Välivainio Nokela Heinäpää 1979 23 30 28 - - 1980 25 34 31 3.9 1981 24 23 24 3.4-1982 15 23 13 2.3 3.3 1983 13 18 15 2.1 4.5 1984 13 18 10 1.8 2.6 1985 13 15 13 1.5 2.7 1986 10 11 11 1.9 2.7 1987 10 12 9 2.0 2.8 1988 9 12 7 1.8 3.0 Taulukossa 2 on esitetty rikkidioksidi- ja rikkivetypitoisuuksien kuukausikeskiarvot ajalta 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987 28.2.1989 eli helmikuussa 1984 (Karhu 1986) ja helmikuussa 1989 rikkianalyysiin kerättyjen männyn neulasten elinaikana. Ajanjaksolla 1.6.1982-28.2.1984 olivat ilman rikkidioksidipitoisuudet keskimäärin lähes kaksinkertaisia verrattuna vastaavaan ajanjaksoon viisi vuotta myöhemmin. Myös ilman rikkivetypitoisuudet olivat 1.6.1987-28.2.1989 alhaisempia kuin aiemmalla tarkastelujaksolla (Oulun kaupunki). Korkein rikkidioksidin lyhytaikaispitoisuus (\ h) 669 pg/m 3 mitattiin ajanjaksolla 1.6.1982-28.2.1984 elokuussa 1983 Nokelan mittausasemalla. Koko ajanjaksolla vaihtelivat kuukausien korkeimmat rikkidioksidin lyhytaikaispitoisuudet kolmella mittausasemalla 39-669 pg/m 3. Aikavälillä 1.6.1987-28.2.1989 vaihtelivat kuukausien korkeimmat rikkidioksidin lyhytaikaispitoisuudet mittausasemilla 14-234 Ilg/m3. Korkein pitoisuus mitattiin huhtikuussa 1988 Nokelassa. Rikkivedyn korkeimpien lyhytaikaispitoisuuksien (\ h) kohdalla ei ole havaittavissa yhtä selvää alenemista kuin rikkidioksidin lyhytaikaispitoisuuksissa. Aikavälillä 1.6.1982-28.2.1984 vaihtelivat rikkivedyn korkeimmat lyhytaikaispitoisuudet Nokelassa ja Heinäpäässä 17 187 pg/m 3 ja viisi vuotta myöhemmin oli vaihteluväli 5-284 pg/m 3 (taulukko 3)(Oulun kaupunki).
Taulukko 2. Ilman rikkidioksidi- ja rikkivetypitoisuuksien (pg/m 3 ) kuukausikeskiarvot Oulussa 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989 (Oulun kaupunki). SOz pg/m3 H2S pg/ffij SOz pg/ffij H2S pg/ffij Vuosi ja kk Nokela Simssi Välivainio Nokela He:inäpää Vuosi ja kk Nokela Simssi Välivainio Nokela He:inäpää 1982 kesäkuu 8 14 6 1 2 1987 kesäkuu 6-5 2 3 heinäkuu 17 27 9 4 5 heinäkuu 8 6 4 4 5 elokuu 8 16 8 2 2 elokuu 3 6 3 1 1 syyskuu 6 16 9 1 1 syyskuu 3 6 3 1 2 lokakuu 6 14 9 1 2 lokakuu 2 12 4 1 1 marraskuu 9 18 11 2 4 marraskuu 4 10 3 1 2 joulukuu 12 21 13 2 2 joulukuu 6 13 6 2 3 1983 tamnikuu 15 19 16 2 6 1988 tamnikuu 9 18 10 1 2 helmikuu 24 34 27 3 5 helmikuu 13 19 8 2 3 maalisku 20 23 22 4 8 maaliskuu 15 15 8 3 3 huhtikuu 10 12 9 2 2 huhtikuu 13 8 7 4 6 toukokuu 11 18 12 3 6 toukokuu 10 8 7 3 5 kesäkuu 16 21 15 5 5 kesäkuu 8 6 6 2 3 heinäkuu 7-11 1 - heinäkuu 6 7 7 1 3 elokuu 12-10 2 8 elokuu 4 7 4 1 2 syyskuu 6 7 7 1 1 syyskuu 4 10 3 1 2 lokakuu 8 11 14 2 3 lokakuu 3 10 5 1 3 marraskuu 11 13 16 2 4 marraskuu 11 12 6 1 2 joulukuu 8 19 16 1 2 joulukuu 12 17 7 1 2 1984 tamnikuu 12 20 10 1 2 1989 tamnikuu 8 10 5 1 1 helmikuu 21 32 7 1 1 helmikuu 7 9 5 1 2 II>- ka 1.6.1983- ka 1.6.1988-28.2.1984 11 18 12 1.8 3.3 28.2.1989 7 10 5 1.1 2.2 ka 1.6.1982- ka 1.6.1987-28.2.1984 12 19 12 2.0 3.6 28.2.1989 7 11 6 1.7 2.7
Taulukko 3. Rikkidioksidin ja rikkivedyn (pg/m3) korkeimnat lyhytaikaispitoisuudet (~ h) Oulussa 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989. (Oulun kaupunki). ~ pg/m3 H2S pg/m3 ~ 1lfl/m3 H2S 1lfl/m3 Vuosi ja kk Nokela Simssi Välivainio Nokela Hein!lp!!ä Vuosi ja kk Nokela Simssi Välivainio Nokela He:lnäpää 1982 kesäkuu 216 208 143 23 97 1987 kesäkuu 92-81 51 52 tei.näkuu 188 481 148 96 67 tei.näkuu 108 53 42 88 88 elokuu 149 296 156 72 32 elokuu 74 62 55 38 31 syyskuu 97 523 147 17 25 syyskuu 48 43 39 37 45 lokakuu 39 105 62 81 32 lokakuu 16 167 34 5 5 rna=askuu 92 142 277 63 126 rna=askuu 66 48 14 38 78 joulukuu 82 132 125 41 40 joulukuu 84 83 32 39 73 1983 tamnikuu 133 250 122 46 92 1988 tamnikuu 73 100 100 82 82 helmikuu 147 166 280 63 50 helmikuu 86 163 43 104 151 maalisku 207 137 246 97 95 maaliskuu 224 170 99 242 284 huhtikuu 135 74 93 58 24 huhtikuu 234 92 74 130 150 toukdruu 275 187 149 187 127 toukdruu 109 149 76 130 135 kesäkuu 101 323 257 62 49 kesäkuu 117 53 52 56 95 tei.näkuu 129-326 42 - tei.näkuu 123 68 160 34 51 elokuu 669-378 81 168 elokuu 55 82 45 44 50 syyskuu 49 330 128 36 117 syyskuu 52 184 55 18 24 lokakuu 97 374 356 78 172 lokakuu 43 59 84 29 80 rna=askuu 113 144 146 32 105 rna=askuu 130 145 123 23 55 joulukuu 36 192 302 27 55 joulukuu 75 169 65 22 35 1984 tamnikuu 126 109 98 29 34 1989 tamnikuu 151 78' 53 28 23 helmikuu 108 145 39 19 26 helmikuu 139 171 102 26 71 UI
6 2.3. Rikkilaskeuma Kuvassa 1 on esitetty rikkilaskeuma Oulussa vuosina 1981-1989. Pyykösjärvellä rikkilaskeuma on koko ajan ollut lähes kaksinkertainen muihin mittausasemiin verrattuna, joilla rikkilaskeuma on vaihdellut välillä 0.6-1.0 pg/m 2 /vuosi. Pyykösjärvellä vaihtelu on ollut 0.95-1.85 pg/m 2 /vuosi. Rikkilaskeuma-arvot on laskettu sulfaattilaskeumamittausten perusteella, joten ne eivät vastaa täysin kokonaisrikkilaskeumaa (Oulun kaupunki). 2.4. Lämpötila Taulukossa 4 on esitetty kuukausien keskilämpötilat Oulun Kauppatorilla ja Oulunsalon lentoasemalla ajalta 1.6.1978 28.2.1979, 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989. Kesäkuun 1978 ja helmikuun 1979 välinen ajanjakso (keskilämpötila 0.4 C) oli selvästi kylmempi kuin vastaava ajanjakso viisi ja kymmennen vuotta myöhemmin. Kesäkuu 1983 - helmikuu 1984 välisen ajanjakson keskilämpötila oli lentoasemalla 2.6 C ja kesäkuu 1988 - helmikuu 1989 välisen ajanjakson keskilämpötila 4.0 C. Kummallakin viimeksi mainitulla aikavälillä olivat Kauppatorilla mitatut lämpötilat keskimääräisesti jonkin verran alhaisempia kuin lentoasemalla mitatut lämpötilat. Tarkasteltaessa keskilämpötiloja aikavälillä 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989 eli rikkianalyyseihin kerättyjen männyn oksien vanhemman neulasvuosikerran elinaikana eivät keskilämpötilat poikkea toisistaan paljoakaan (Ilmatieteen laitos, Oulun kaupunki). 2.5. Sademäärä Ajanjakso 1.6.1983-28.2.1984 oli sateisempi kuin vastaava ajanjakso vuosina 1978-1979 ja 1988-1989. Kyseisellä aikavälillä oli kokonaissademäärä Koskikeskuksessa 491 mm ja Oulunsalon lentoasemalla 434 mm. Alhaisimmat sademäärät mitattiin kyseisellä aikavälillä vuosina 1978-1979, jolloin kesäkuun ja helmikuun välisen ajanjakson kokonaissademäärä oli Koskikeskuksessa 341 mm ja lentoasemalla 303 mm. Aikavälillä 1.6.1982-28.2.1984 satoi Koskikeskuksessa ja lentoasemalla keskimäärin 100 mm enemmän kuin vastaavalla aikavälillä viisi vuotta myöhemmin (taulukko 5)(Ilmatieteen laitos, Oulun kaupunki).
g1m 2 la 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.11 0... 1.0.... - - '--0... Pyykösjärvi. Kontinkangas. ~...-4> Hintta. (9K'.... (') ulvasjarvl. 0 -<> Mustasuo. Kaukovainio. g 1m 2, a 1.9 0.9 0.8... ---. 0.7. "-0-..-. ~. -..$> 0.7 0.9 ~ 0.8 "U... A..., - 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 81 82 83 84 85 86 87 88 å 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 -.:J Kuva 1. Rikkilaskeuma Oulussa vuosina 1981-1989.
8 2.6. Tuuli Sekä 1.6.1983-28.2.1984 että 1.6.1988-28.2.1989 puhalsivat vallitsevat tuulet kaakosta ja etelästä. Kesäkuu 1983 - helmikuu 1984 välisenä aikana oli kaakkois- ja etelätuulten yhteenlaskettu osuus 39 % ja kesäkuu 1988 - helmikuu 1989 välisenä aikana 36 %. Kaakosta ja etelästä puhaltavien tuulten osuus korostuu syksyllä ja taivella. Pohjoistuulten osuus oli kyseisillä aikaväleillä 10 % ja 11 %, länsituulten 13 % ja 12 %. Vähiten tuuli idästä ja koillisesta. Tarkasteltaessa tuulia ajanjaksolla 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989 jakautuivat tuulet lähes samalla tavalla kuin vuotta lyhyemmillä ajanjaksoilla (taulukko 6)(Oulun kaupunki). 3. MATERIAALI JA MENETELMÄT Neulasnäytteet kerättiin 20.-27.2.1989. Näytteet pyrittiin keräämään mahdollisuuksien mukaan samoista puista kuin helmikuussa 1984. Kaikki kolme helmikuussa 1984 merkittyä näytepuuta löytyivät kuitenkin vain yhdeksältä näytealalta (16, 21, 23, 26, 82, 84, 108, 109, 124). Kahdeksalta näytealalta (2, 5, 24, 3D, 35, 107, 112, 114) löydettiin kaksi merkittyä puuta ja kahdella näytealalla ( 19, 102) oli merkki j äljellä yhdessä puussa. Muilla näytealoilla valittiin uudet näytepuut, joihin maalattiin sininen täplä noin 1.5 m korkeudelle maasta. Muutamia näytealoja jouduttiin siirtämään hieman, koska vanhat näytepuut oli kaadettu. Uudet näytepuut sijaitsivat keskimäärin 100 m etäisyydellä entisten näytepuiden kasvupaikasta. Lisäksi perustettiin yksi täysin uusi näyteala Tuiraan (134)(kuva 2). Kaiken kaikkiaan neulasnäytteitä kerättiin Oulun kaupungista ja sen lähiympäristöstä 87 näytealalta. Neulasnäytteet kerättiin eri puolilta puita 5-7 m korkeudelta. Kultakin näytealalta kolmesta männystä kerätyt oksat yhdistettiin yhdeksi kokoomanäytteeksi. Laboratoriossa oksista tutkittiin paljain silmin ja stereomikroskoopilla havaittavat vauriot kahdesta nuorimmasta neulasvuosikerrasta. Nuorimman neulasvuosikerran neulaset olivat keräyshetkellä 8 kuukauden ja
Taulukko 4. Kuukausien keskilämpötilat (Oe) 0ul1ID Kauppatorilla ja Oulunsalc:n lentoasemalla 1.6.1978-28.2.1979, 1.6.1982 28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989 (Ilmatieteen laitos, 0ul1ID kaupunki). Vuosi ja kk lentoasena Vuosi ja kk Kauppatori lentoasema Vuosi ja kk Kauppatori lentoasena 1982 kesäkuu 9.8 9.7 1987 kesäkuu 12.6 12.5 heinäkuu 16.9 16.2 heinäkuu 14.7 14.2 elokuu 14.7 14.0 elokuu 11.9 11.2 syyskuu 9.4 9.0 syyskuu 8.0 7.7 lokakuu 2.3 2.3 lokakuu 6.9 6.8 marraskuu 0.3 0.5 marraskuu - 4.5-4.5 joulukuu - 4.3-4.1 joulukuu -10.7-10.4 1983 tamnikuu - 7.1-6.8 1988 tamnikuu - 7.9-7.5 helmikuu -11.3-11.5 helmikuu - 9.5-9.6 maaliskuu - 5.5-5.1 maaliskuu - 5.2-5.4 huhtikuu 4.2 3.8 huhtikuu - 0.9-0.8 toukokuu 9.2 9.8 toukokuu 8.3 8.1 1978 kesäkuu 13.1 kesäkuu 12.1 12.8 kesäkuu 15.8 15.3 heinäkuu 14.9 heinäkuu 16.9 16.5 heinäkuu 19.8 19.2 elokuu 12.3 elokuu 13.2 13.1 elokuu 13.0 13.3 syyskuu 7.3 syyskuu 9.4 10.3 syyskuu 9.5 10.2 lokakuu 1.9 lokakuu 2.8 3.3 lokakuu 2.2 3.1 marraskuu - 2.1 marraskuu - 8.2-7.7 marraskuu - 8.0-6.7 joulukuu -16.6 joulukuu - 8.4-8.4 joulukuu -12.0-10.7 1979 tamnikuu -14.0 1984 tamnikuu -11.5-11.1 1989 tamnikuu - 6.4-4.4 helmikuu -12.8 helmikuu - 5.8-5.6 helmikuu - 5.2-3.6 10 ka 1.6.1978- ka 1.6.1983- ka 1.6.1988-28.2.1979 0.4 28.2.1984 2.3 2.6 28.2.1989 3.2 4.0 ka 1.6.1982- ka 1.6.1987-28.2.1984 2.8 2.9 28.2.1989 2.5 2.8
Taulukko 5. Kuukausien saden1lärtit (om) Oulunsalcn lentdasemalla ja Koskikeskuksessa/LinnarJnaalla 1.6.1978-28.2.1979, 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987-28.2.1989 (Ilmatieteen laitos, Oulun kaupunki) Vuosi ja kk Koski.keskus Lentoasema Vuosi ja kk Koski.keskus Lentoasema Vuosi ja kk L:!.nnarInaa Lentoasema 1982 kesäkuu 12 10 1987 kesäkuu 83 87 te:i.ru!kuu 24 17 heinäkuu 99 93 elokuu 65 72 elokuu 75 72 syyskuu 55 48 syyskuu 34 36 lokakuu 28 26 lokakuu 27 20 marraskuu 73 57 marraskuu 10 13 joulukuu 29 23 joulukuu 12 13 1983 tarrm:lkuu 89 72 1988 tarrm:lkuu 70 53 helmikuu 6 9 helmikuu 27 22 naaliskuu 39 40 naaliskuu 21 18 huhtikuu 24 16 huhtikuu 14 11 toukokuu 107 92 toukokuu 16 14 1978 kesäkuu 64 50 kesäkuu 68 44 kesäkuu 36 31 te:i.ru!kuu 26 35 te:i.ru!kuu 70 53 heinäkuu 79 65 elokuu 79 82 elokuu 39 36 elokuu 88 72 syyskuu 31 30 syyskuu 57 72 syyskuu 36 33 lokakuu 34 26 lokakuu 110 91 lokakuu 26 23 marraskuu 35 23 marraskuu 30 31 marraskuu 19 17 joulukuu 9 7 joulukuu 40 38 joulukuu 49 43 1979 tarrm:lkuu 31 23 1984 tarrm:lkuu 49 a 43 1989 tanm:l.kuu 64 36 helmikuu 32 27 helmikuu 28 a 26 helmikuu 57 40... o Sl.IllIIlB. Sl.IllIIlB. Sl.IllIIlB. 1.6.1978-341 303 1.6.1983-491 434 1.6.1988-454 360 28.2.1979 28.2.1984 28.2.1989 1.6.1982-1.6.1987-28.2.1984 1042 902 28.2.1989 942 812 a = Li.nnanmaa
Taulukko 6. Keskimääräiset tuulen suunnat Oulun Kauppatorilla 1.6.1982-28.2.1984 ja 1.6.1987 28.2.1989 (Oulun kaupunki). Vuosi ja kk N NE E SE S SW W NW Vuosi ja kk N NE E SE S SW W NW 1982 kesäkuu 23 9 3 7 7 2 16 30 1987 kesäkuu 4 10 22 10 9 7 18 20 heinäkuu 6 3 3 15 15 9 31 16 heinäkuu 9 13 13 12 7 4 21 21 elokuu 5 11 10 28 19 6 9 9 elokuu 14 19 12 17 10 5 8 15 syyskuu 4 2 3 25 26 15 16 6 syyskuu 9 21 14 26 8 4 10 8 lokakuu 4 15 8 20 33 15 5 1 lokakuu 0 0 0 33 49 14 4 0 marraskuu 8 3 5 25 33 10 10 6 marraskuu 9 5 27 37 7 2 5 10 joulukuu 4 6 6 22 36 13 2 11 joulukuu 13 9 5 15 19 12 14 14 1983 tammikuu 5 9 9 24 18 12 11 12 1988 tammikuu 2 5 10 35 31 8 6 3 helmikuu 5 5 1 21 25 15 12 15 helmikuu 1 11 30 37 14 2 5 1 maaliskuu 2 5 14 17 22 12 13 10 maaliskuu 3 21 21 28 16 3 6 2 huhtikuu 6 18 19 27 18 3 3 6 huhtikuu 10 9 2 13 13 11 28 14 toukokuu 2 7 20 20 11 8 20 12 toukokuu 5 10 8 12 12 9 28 17 kesäkuu 2 5 5 10 13 11 34 20 kesäkuu 11 21 11 8 8 6 16 19 heinäkuu 10 11 5 14 14 7 21 20 heinäkuu 4 9 18 19 20 7 13 11 elokuu 11 4 2 10 15 12 28 18 elokuu 19 23 10 17 16 3 6 7 syyskuu 15 7 21 20 17 6 4 11 syyskuu 6 9 13 20 20 14 10 7 lokakuu 14 5 7 19 20 9 8 19 lokakuu 18 1 0 12 27 21 15 6 marraskuu 21 9 5 17 14 9 9 17 marraskuu 19 5 1 12 28 10 7 19 joulukuu 14 6 10 24 15 16 7 7 joulukuu 12 7 6 21 24 9 8 13 1984 tammikuu 6 11 12 34 22 5 5 5 1989 tammikuu 6 6 6 21 16 18 15 11 helmikuu 0 0 3 37 36 21 3 0 helmikuu 1 0 9 16 22 27 16 5 1-' 1-' ka 1.6.1983- ka 1.6.1988-28.2.1984 10 6 8 21 18 11 13 13 28.2.1989 11 9 8 16 20 13 12 11 ka 1.6.1982- ka 1.6.1987-28.2.1984 8 7 8 21 20 10 13 12 28.2.1989 8 10 11 20 18 10 12 11
12-20. -115. -21. -116. -31. -3D. -41. -40 '-42. -39. -43. -36. -122. ~23. -124.. -25. -26. -27. Q ~ -26. -29. -119. -121. -116. 11'Z -127. -126. OULU Kuva 2. Näytea10jen sijainti.
13 vanhemmat 20 kuukauden ikäisiä. Neulasvuosikertojen määrät oli laskettu jo maastossa näytteiden keruun yhteydessä jokaisesta puusta erikseen. Vauriotarkastelun jälkeen oksista erotettiin kaksi nuorinta neulasvuosikertaa rikkianalyysiin. Rikkianalyysiä varten neulasia kuivattiin lämpökaapissa noin kaksi vuorokautta 60 C:ssa. Kuivat neulaset jauhettiin ja jauheesta puristettiin tabletit 10 000 kp paineella. Kokonaisrikkimääritykset tehtiin Oulun yliopiston mikroelektroniikan ja materiaalifysiikan laboratorion röntgenfluoresenssispektrometrillä (Ag-anodi, 34 kv, 25 ma, EDDT-kide). Standardina mittauksissa käytettiin Kuusamosta kerätyistä männyn neulasista valmistettua näytettä, johon oli lisätty tunnettu määrä orgaanista rikkiyhdistettä. Mittaustulosten vertaamiseksi vuosina 1979 ja 1984 tehtyjen tutkimusten tuloksiin määritettiin kymmenen helmikuussa 1979 ja 1984 kerätyn neulasnäytteen rikkipitoisuudet uudestaan. Vanhemmat vuoden 1979 näytteet jauhettiin uudelleen ennen analysointia, koska ne olivat karkeammaksi jauhettuja kuin vuosien 1984 ja 1989 näytteet. 4. TULOKSET 4.1. Neulasten rikkipitoisuus Kesällä 1988 syntyneiden männyn neulasten rikkipitoisuuksien keskiarvo oli 1152 ppm. Korkein rikkipitoisuus 1692 ppm mitattiin näytealalta 102 (Hiltusenperä) kerätyistä neulasista ja alhaisin rikkipitoisuus 703 ppm näytealalta 113 (Jääli) kerätyistä neulasista. Yli 1500 ppm rikkipitoisuuksia mitattiin näytealan 102 ohella näytealojen 4 (Toppila), 13 (Linnanmaa) ja 14 (Kuivasjärvi) neulasista. Yli 1300 ppm rikkipitoisuus ylittyi Puolivälinkankaalla, Tuirassa, Alppilassa, Välivainiolla, Laanilassa, Oulunsuussa, Intiössä, Toppilansaaressa, Hietasaaressa, Vihreäsaaressa, Oritkarissa ja Ruskossa. Medipolarin läheltä näytealalta 120 kerätyistä neulasista mitattiin myös yli 1300 ppm rikkipitoisuus samoin kuin näytealalta 108 (Seelanti) kerätyistä neulasista. Määritetyistä 87 näytteestä 40 rikkipitoisuus oli alle 1100 ppm ja niistä kahdeksan rikkipitoisuus alle 900 ppm.
14 Kesällä 1987 syntyneiden neulasten rikkipitoisuuksien keskiarvo oli sama kuin vuotta nuorempien neulasten eli 1152 ppm pitoisuuksien vaihdellessa 696 ppm ja 1703 ppm välillä. Korkein rikkipitoisuus mitattiin näytea1a1ta"12 (Välivainio) kerätyistä neulasista ja alhaisin rikkipitoisuus Jäälistä näytealan 113 neulasista eli samalta näytealalta kuin kesällä 1988 syntyneiden neulasten alhaisin rikkipitoisuus. Näytealojen 3 (Tuira) ja 4 (Toppila) neulasista mitattiin yli 1600 pppm rikkipitoisuudet. Muilla näytealoilla kesän 1987 neulasten rikkipitoisuudet olivat alle 1500 ppm. Alue, jolla neulasten rikkipitoisuus ylitti 1300 ppm, kattoi Välivainion, Tuiran ja Toppilan lisäksi Toppilansaaren, Hietasaaren, Vihreäsaaren, Oritkarin, Nuottasaaren, Heinäpään, Intiön, Laanilan, Puolivälinkankaan, Kuivasjärven, Ruskon ja Koskelan. Alle 1100 ppm rikkipitoisuus määritettiin 42 neulasnäytteestä, joista seitsemän rikkipitoisuus oli alle 900 ppm. Kuvissa 3 ja 4 on esitetty neulasten rikkipitoisuudet luokiteltuina. Alle 900 ppm rikkipitoisuuttta pidetään luonnollisena taustana ja pitoisuuksien kohoamista aina 1100 ppm: än vielä luontaiseen vaihteluun kuuluvana. Lievästi kohonneina pidetään rikkipitoisuuksia 1100-1300 ppm välillä. Selvästi kohonneita ovat pitoisuudet 1300 ppm yläpuolella ja yli 1500 ppm rikkipitoisuuksia pidetään korkeina. Vastaavaa luokitusta on käytetty mm. Uudenmaan ja Hämeen läänin tutkimuksissa (Huttunen ym. 1983, Huttunen ja Karhu 1984). Rikkianalyysien yhteydessä suoritetut vertailumittaukset helmikuussa 1979 ja 1984 kerätyistä neulasista osoittivat nykyisen mittaustason olevan hyvin verrannollinen vuoden 1984 mittaustason kanssa. Saadut tulokset vastasivat hyvin vuonna 1984 tehtyjen vertailumittausten perusteella saatuja tarkistettuja rikkipitoisuustuloksia (Karhu 1986). Liitteessä 1 on esitetty näytealakohtaisesti vuosina 1979 (tarkistamattomat ja tarkistetut), 1984 ja 1989 tehtyjen mittausten tulokset. Liitteessä 2 on verrattu nyt tehtyjen mittausten tuloksia. 4.2. Neulasvuosikertojen määrä Tutkituissa puissa oli neulasvuosikertoj a kahdesta viiteen.
15 \ v, OULU 5 ppm D m. S1100 1101-1300 130101500 ~ 1501 o ~,---'----1._.1----'--', 5km Kuva 3. Rikkiyhdisteiden leviäminen männyn nuorimman neulasvuosikerran neulasten kokonaisrikkipitosuuksien perusteella Oulussa helmikuussa 1989. Viivoitettu alue = lievästi kohonnut pitoisuus, ruudutettu alue = selvästi kohonnut pitoisuus.
16............ OULU 5 ppm O S 1100 1101-BXl 1301-1500 ~1501 Kuva 4. Rikkiyhdisteiden leviäminen männyn toiseksi nuorimman neulasvuosikerran neulasten kokonaisrikkipitoisuuksien perusteella Oulussa helmikuussa 1989. Viivoitetttu alue = lievästi kohonnut pitoisuus, ruudutettu alue = selvästi kohonnut pitoisuus.
17 Oulujoen pohjoispuolelle muodostui Toppilasta Myllyojalle ulottuva vyöhyke, jolla männyissä oli vain kaksi kokonaista neulasvuosikertaa j äljellä. Myös Intiön ja Limingantullin näytepuissa oli jäljellä ainoastaan kaksi nuorinta neulasvuosikertaa. Muutamilla muillakin näytealoilla oli yksittäisiä puita, joissa oli vain kaksi neulasvuosikertaa. Suurimmalla osalla tutkituista näytealoista oli männyissä neulasvuosikertoj a kolme tai neljä. Näytealoilla 1 (Hietasaari), 2 (Nallikari), 38 (Nokela), 113 (Jääli) ja 123 (Mäntylä) oli kahdessa puussa kolmesta viisi neulasvuosikertaa (kuva 5, liite 3). 4.3. Neulasvauriot Lähes kaikilla tutkituilla näytealoilla havaittiin kahden nuorimman neulasvuosikerran kärjissä eri asteista kellastumista. Näytealoilla 22 (Kynsilehto), 32 (Heinäpää) ja 112 (Kontionkangas) esiintyi kesällä 1987 syntyneiden neulasten kärjissä ilman epäpuhtauksien aiheuttamaa nekroottisuutta eli kärkien ruskettumista. Näytealoilla 13 (Linnanmaa), 42 (Kaukovainio), 82 (Rusko) ja 85 (Puolivälinkangas) esiintyi kesän 1987 neulasten kärjissä sieni-infektioiden aiheuttamaa ruskettumista. Näytealojen sijainnin perusteella on oletettavaa, että neulasten kärjet ovat olleet ilman epäpuhtauksien vaurioittamia, mikä on edesauttanut sieni-infektion syntymistä. Kaukovainiolla ja Puolivälinkankaalla yli 50 % neulasista havaittiin kyseisen kaltainen kärkivaurio, kun taas Linnanmaalla ja Ruskossa vauriotyyppiä esiintyi alle 10 % neulasia. Ruskosta kerätyissä neulasnäytteissä havaittiin lisäksi sekä kesällä 1987 että kesällä 1988 syntyneissä neulasissa neulasten kärkien muuttumista kerman värisiksi. Kyseistä kärkivaurio-oiretta esiintyi kummassakin neulasvuosikerrassa noin 20 % neulasia. Alle puolella tutkituista näytealoista esiintyi kesän 1987 neulasisssa ilmarakojen ympärillä ilman epäpuhtauksien aiheuttamaksi luokiteltua kloroottisuutta ja nekroottisuutta. Vaurioituneita ilmarakoalueita oli neulasissa kuitenkin yleensä vähän ja vain kuudella näytealalla (23, 32, 45, 46, 82, 109) vauriooiretta havaittiin yli 50 % neulasia. Näyteala 23 sijaitsee Laanilassa, 32 Toivonniemessä, 45 Lämsänjärvellä, 46 Maikkulassa, 82 Ruskossa ja 109 Haukiputaan puolella Kalimeenkylällä.
18.. c - - -... I OULU ~, 7 \ I -...-' o NEULASVUOSII(ERTAA ~-L_---'--_-'-_~~, 5 km Kuva 5. Männyn neulasvuosikertojen määrä Oulussa helmikuussa 1989.
19 Kynsi1ehdossa näytealalla 22 esiintyi neu1asissa vähäisten i1marakojen ympärillä olevien vaurioiden ohella jonkin verran kerman värisiä laikkuja ilmarakojen välisellä alueella (kuva 6). Nuorimmassa neulasvuosikerrassa oli yleensä hieman vähemmän hyönteisten ja/tai kasvitautien aiheuttamia vaurioita kuin vuotta vanhemmissa neulasisssa. Kesällä 1987 syntyneissä neulasissa esiintyi vajaalla puolella tutkituista näytealoista hyönteisten ja/tai kasvitautien aiheuttamia vaurioita yli 25 % neulasia. Yli puolet neulasista oli hyönteisten ja/tai kasvitautien vaurioittamia näytealoilla 11 (Alppila), 12 (Välivainio), 23 (Laanila), 24 (Myllyoja), 32 (Toivonniemi), 35 ( Oritkari ), 42 ja 43 ( Kaukovainio ), 45 ( Lämsänjärvi ), 85 (Puolivälinkangas) ja 134 (Tuira). 5. TULOSTEN TARKASTELU 5.1. Neulasten rikkipitoisuus Verrattaessa nyt tehdyn rikkipitoisuuskartoituksen tuloksia viisi vuotta sitten tehdyn tutkimuksen tuloksiin olivat helmikuussa 1989 kerättyjen männyn kahden nuorimman neu1asvuosikerran rikkipitoisuudet keskimäärin 100 ppm a1haisempia kuin helmikuussa 1984. Verrattuna helmikuuhun 1979 olivat 1-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet laskeneet keskimäärin hieman yli 200 ppm. Suurimmillaan olivat näytealakohtaiset neulasten rikkipitoisuudet alentuneet vuosista 1979 ja 1984 lähes 600 ppm. Näytealoja, joilla sekä 1-vuotiaiden että 2-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet olivat alentuneet yli 100 ppm vuoteen 1984 verrrattuna, oli yhteensä 26. Näytealat sijaitsivat mm. Alppi1a-Toppila-Taskila-Koskela-Rajakylä-alueella, Toivonniemessä, Heinäpäässä, Lintula-Höyhtyä-Karjasilta-alueella sekä taajama-alueen ulkopuolella kaupungin itäosassa. Vuoteen 1979 verrattuna ovat neulasten rikkipitoisuudet laskeneet selvästi koko kaupunkialueella muutamia näytealoja lukuunottamatta. Vaikka neulasten rikkipitoisuudet olviat keskimäärin alhaisempia kuin viisi ja kymmenen vuotta sitten, eivät nyt mitatut maksimipitoisuudet poikenneet aikaisempina vuosina mitatuista huippuar-
20-104. -101. -110. -108. ~09. *101 *20. -21. -116. -25. -24. -7h. -LB. -29. -119. 117. OULU Kuva 6. * = o ~,-'------'--'--~---', Ilmarakojen ympärillä olevien solukoiden kloroottisuuden ja nekroottisuuden esiintyminen tutkimusalueen männyissä. vaurio-oiretta yksittäiste~lmarakojen ympärillä korkeintaan 50 % neulasia, ~ = vauriooiretta jonkin verran yli 50 % neulasia. 5 km
21 voista ja osalla näytealoista pitoisuudet olivat nousseet jopa yli 300 ppm vuosiin 1979 ja 1984 verrattuna. Näytealoilla 1 (Hietasaari), 4 (Toppila), 85 (Puolivälinkangas), 120 (Sanginsuu ) ja 126 (Kaakkuri) olivat sekä nuorimman että toiseksi nuorimman neulasvuosikerran neulasten rikkipitoisuudet kohonneet yli 100 ppm vuoteen 1984 verrattuna. Vuoteen 1979 verrattuna oli 1-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuus kohonnut neljällä näytealalla (4, 7, 13, 84), joista vain näytealla 13 (Linnanmaa) kasvu oli yli 100 ppm (357 ppm)(liite 2). Neulasten rikkipitoisuuksien yleinen aleneminen näkyy selvästi kuvissa 7 ja 8, jossa on esitetty vuosien 1979, 1984 ja 1989 rikkipitoisuuskartoitusten tulokset luokiteltuina. Etenkin kaupungin keskustassa, Nuottasaaressa ja Oulujoen pohjoispuolisilla alueilla ovat l-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet alentuneet merkittävästi viimeisten kymmenen vuoden aikana muutamia yksittäisiä näytealoja lukuunottamatta. Varsinkin Kajaani Oy:n Toppilan sulfiittiselluloosatehtaan lakkauttamisen myötä tapahtunut rikkipäästöjen ja ilman rikkidioksidipitoisuuksien alenemisen vaikutukset näkyvät kuvissa hyvin. Silmiin pistäviä ovat toisaalta Ruskossa ja Sanginsuussa Medipolarin ympäristössä olevat alueet, joilla 1-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet osoittivat rikkikuormituksen kasvaneen. Nuorimman neulasvuosikerran ohella vuotta vanhemmat neulaset osoittavat rikkikuormituksen kasvaneen myös Hietasaaressa ja Vihreäsaaressa. Yleisvaikutelmaltaan kesällä 1987 syntyneiden neulasten rikkipitoisuuksien antama kuva rikkiyhdisteiden leviämisestä Oulun kaupungin alueella on melko samanlainen kuin vuotta nuorempien neulasten rikkipitoisuuksien perusteella saatu kuva tilanteesta. Taulukossa 7 on esitetty männyn neulasista mitattujen kokonaisrikkipitoisuuksien alueellinen kattavuus Oulussa vuosina 1979, 1984 ja 1989. Korkeita yli 1500 ppm rikkipitoisuuksia esiintyi nyt tehdyn tutkimuksen yhteydessä selvästi pienemmällä alueella kuin vuosina 1979 ja 1984. Helmikuussa 1979 nuorimman neulasvuosikerran neulasten rikkipitoisuus oli yli 1500 ppm 20 km 2 alueella, kun alueen koko helmikuussa 1984 oli 6.5 km 2 ja helmikuussa 1989 1.5 km 2. Vuotta vanhempien neulasten kohdalla ei ero vuosien 1984 ja 1989 välillä ollut yhtä selvä. Rikkipi-
0 " :: v [IIJ"-, I~ 1 "-, 8 1, 7- I~ ~.~,': II 1 ri Q) Q) -lj en ;:l ~ 0. ~ Q) '.-1 en '3 ;:l en -.-1 o -lj.-1 0..-1 ~ ~ -.-1 I-l ~ Q) -lj en <0 ri ;:l ~ ~ :<0 E: ~a:> '" Q)'" '0....-1 <0 <0...-1.,..., -lj 0'0' ;:la:> >'" 1...... ~'" Q)r-- ~'".-1... E: :<0 <0 -.-1 en > en Q) ;:l ri ;:l ~ ~.-1 Q) E: 'Ori.-1 Q) Q),C t;<o en '.-1 '0 en,c ;:l :>,... '.-1 ;:l ~o ~ -.-1 <0 0::...
23 l:: lo Q).., l::.-1 '"' ero :CO'".-1.-i >Q) lo.-i OO l:: 00 Q) ;:l 'O~.-1.-1 Q) e +.>.-i 00 Q).-1.e '0.elO ><00.-1 00..I<:;:l..I<:.-i.-1 ;:l 0::0
24 toisuuksia 1300-1500 ppm esiintyi vuonna 1979 nuorimmassa neu1asvuosikerrassa 42 km 2 alueella, vuonna 1984 32.5 km 2 alueella ja 1989 22.5 km 2 alueella. Toisen neulasvuosikerran neulasista mitattiin 1300-1500 ppm rikkipitoisuuksia vuonna 1984 47.5 km 2 alueelta ja vuonna 1989 21 km 2 alueelta. Lievästi kohonneita 1100-1300 ppm rikkipitoisuuksia esiintyi kaikkina tutkimusajankohtina tutkimusaluetta laajemmalla alueella. Vuonna 1979, jolloin tutkimusalue oli pienempi kuin vuosina 1984 ja 1989, nuorimman neulasvuosikerran neulasista mitattiin 1100-1300 ppm rikkipitoisuuksia yli 52 km 2, vuonna 1984 yli 98 km 2 ja vuonna 1989 yli 71 km 2 alueelta. Vuosien 1984 ja 1989 välillä oli alue, jolla 2-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet oivat lievästi kohonneita (1100-1300 ppm), pienentynyt noin 43 km 2. 1-vuotiaiden neulasten rikkipitoisuuksien perusteellahan alue oli pienentynyt viimeisten viiden vuoden aikana vain 27 km 2. Suomen standardisoimisliiton standardiehdotuksessa esitetään käytettäväksi toisen neulasvuosikerran neulasia rikkikartoituksissa. Tämän tutkimuksen yhteydessä tehtyjen rikkianalyysitulosten perusteella näyttäisivät nuorimman neulasvuosikerran neulasten rikkipitoisuudet kuitenkin kuvaavan tällä kertaa ehkä paremmin ilman kautta tulevaa rikkikuormitusta kuin 2 vuotiaiden neulasten rikkipitoisuudet. Kesä 1987 oli selvästi viileämpi ja myös jonkin verran sateisempi kuin kesä 1988, mikä on ilmeisesti vaikuttanut alentavasti kesällä 1987 syntyneiden männyn neulasten rikkipitoisuuksiin. Kesän 1987 sääolojen vaikutus puihin näkyi myös neulasten koossa. Toisen neulasvuosikerran neulaset olivat monilla näytealoilla kooltaan selvästi pienempiä kuin nuorimman neulasvuosikerran neulaset. Vastaavanlainen ilmiö neulasten rikkipitoisuuksissa ja koossa havaittiin syksyllä 1988 Kuhmossa ja Suomussalmella tehdyissä tutkimuksissa (Manninen ja Huttunen 1989a, 1989b).
25 Taulukko 7. Männyn neulasista mitattujen kokonaisrikkipitoisuuksien (ppm) alueellinen kattavuus (km 2 ) Oulussa vuosina 1979, 1984 ja 1989 Neulasten Neulasten >1100 >1200 >1300 >1400 >1500 >1600 keruu ajankohta syntyvuosi Helmikuu 1979 1978 >114 >84 62 38 20 11 Helmikuu 1984 1983 >137 >73 39 18 6.5 0.5 1982 >156 >94 51 20 3.5 0.5 Helmikuu 1989 1988 >95 >46 24 7 1.5 0.5 1987 >85 >45 23 10 2 1 5.2. Neulasvuosikertojen määrä Metsäntutkimuslaitosten suorittamassa kartoituksessa todettiin Oulun läänissä olevan männyllä keskimäärin 4-5 neulasvuosikertaa (Lähde ym. 1986). Ilman epäpuhtauksien vaivaamilla alueilla neulasten keski-iän on huomattu alenevan. Ilman epäpuhtauksien ohella monet muutkin tekijät vaikuttavat neulasten vaurioitumiseen. Tällaisia tekijöitä ovat mm. kasvupaikka, puun ikä, taudit ja rakentaminen. Vuonna 1984 tehdyssä tutkimuksessa oli männyn neulasten keski-ikä Oulun kaupungin alueella kolme vuotta. Neulasvuosikertojen määrä oli laskenut 1980-luvun alusta, vaikka ilman laatu vastaavana aikana oli parantunut. Samassa tutkimuksessa havaittiin neulasten rikkipitoisuuden ja vuosikertojen määrän välillä tilastollisesti merkitsevä riippuvuus (Karhu 1986). Verrattaessa tämän tutkimuksen yhteydessä laskettujen neulasvuosikertojen määriä viisi vuotta sitten tehdyn tutkimuksen tuloksiin havaitaan neulasvuosikertojen määrän alentuneen osalla tutkimusaluetta edelleenkin, vaikka ilman rikkidioksidipitoisuudet ovat laskeneet entisestään ja vaikka neulasten rikkipitoisuudet ovat keskimäärin alhaisempia kuin vuonna 1984 mitatut pitoisuudet. Alue, jolla männyissä on alle neljä neulasvuosikertaa, on laajentunut jonkin verran sekä pohjoisettä eteläsuunnassa. Alue oli helmikuussa 1989 pinta-alaltaan noin 90 km 2, kun se koko marraskuussa 1984 oli alle 70 km 2. Vuoteen 1984 verrattuna on lisäksi Oulujoen molemmille puolille syntynyt alue, jolla männyissä on jäljellä enää kaksi kokonaista neulasvuosikertaa (kuva 9).
26 Marraskuu 1984 OULU Helmikuu 1989 --..., Kuva 9. Männyn neulasvuosikertojen määrä Oulussa marraskuussa 1984 ja helmikuussa 1989.
27 5.3. Neulasvauriot Rikkidioksidi samoin kuin monet muutkin ilman epäpuhtaudet vaikuttavat havupuihin jo pieninä pitoisuuksina pitemmän ajan kuluessa. Ilmastollisen stressin vaivaamilla alueilla kuten pohjoisissa havumetsissä on männyn vaurioitumisen raja-arvoksi esitetty 20 Ilg S02/m3 vuosikeskiarvona (Huttunen ym. 1980, Kartastenpää ym. 1985). Raja-arvo alenee noin 5 Ilg/m3, jos paikkakunnalla on voimakas hajurikkiyhdistealtistus (Häkkinen ym. 1985). Kuusen vaurioitumisen raja-arvo on vielä alhaisempi. Huonoilla kasvupaikoilla ilman rikkidioksidipitoisuuden kriittinen vuosikeskiarvo kuuselle on 10-15 Ilg/m3 (Materna 1985). Rikkidioksidin kuusimetsille turvallisen lyhytaikaispitoisuuden (~ h) raja-arvo kasvukauden aikana on metsäntutkimuslaitosten kansainvälisen liiton (IUFRO) asiantuntijaryhmän mukaan 75 Ilg/m3. Oulussa ilman rikkidioksidipitoisuuden vuosikeskiarvot ovat vuoden 1981 jälkeen olleet alle 20 Ilg/m3, eikä mittausasemilla ole vuoden 1985 jälkeen mitattu yli 15 Ilg/m3 olevia vuosikeskiarvoja. Tutkimusalueella esiintyy kuitenkin lyhytaikaisia korkeita rikkidioksidipitoisuuksia,jotka saattavat vaurioittaa männyn neulasia etenkin, kun saman aikaisesti voi esiintyä korkeita rikkivety- ja typpidioksidipitoisuuksia. Oulussa korkeita lyhytaikaispitoisuuksia esiintyy sekä kesällä että talvella. Kaasutuskokeissa on todettu, että huomattavasti alhaisemmat pitoisuudet aiheuttavat vaurioita talvella kuin kesällä (Keller 1984). Puuyksilöiden herkkyys ilman epäpuhtauksille vaihtelee suuresti, eikä vaurioiden esiintyminen välttämättä korreloi esimerkiksi neulasten rikkipitoisuuden kanssa. Tässäkin tutkimuksessa neulasten kärkien ja ilmarakojen ympärillä olevien solukoiden kloroottisuutta ja nekroottisuutta havaittiin eri osista kaupunkia kerätyissä neulasnäytteissä. Kyseisen kaltaisia vaurio-oireita oli kuitenkin eniten kaikkein kuormitetuimmilla alueilla, vaikkei oireita löydettykään kaikilta suurimpien päästölähteiden lähellä olevilta näytealoilta. Hyönteisten ja/tai kasvitautien aiheuttamia neulasvaurioita esiintyi myös eniten suurimman epäpuhtauskuormituksen saavilla alueilla.
28 JOHTOPÄÄTÖKSET Lähinnä rikkidioksidipäästöjen vähenemisen seurauksena on alue, jolla kahden nuorimman neulasvuosikerran neulasten rikkipitoisuudet ovat yli 1100 ppm pienentynyt viimeisten viiden vuoden aikana noin 150 km 2 :stä noin 100 km 2 :in. Vuonna 1987 olivat Oulun kaupungin rikkidioksidi- ja rikkivetypäästöt rikkidioksidiksi laskettuna yhteensä 7395 t. Vuonna 1990 niiden on ennustettu olevan 5000 t. Neulasten rikkipitoisuudet pienenevät lähitulevaisuudessa ehkä vielä jonkin verran, mutta suurimpien pistelähteiden lähiympäristössä ja suurimman rikkikuormituksen saavilla alueilla tilanne tuskin muuttuu kovin paljon paremmaksi. Vaikka neulasten keskimääräiset rikkipitoisuudet ovat alentuneet viimeisten viiden vuoden aikana, osoittavat kesällä 1988 syntyneiden neulasten rikkipitoisuudet ongelma-alueiksi samat alueet kuin l-vuotiaat neulaset helmikuussa 1984 tehdyn rikkikartoituksen perusteella. Nämä alueet ovat Kemiran ympäristö, Kuivasjärven alue ja Toppilan teollisuusalue. Kuivasjärven alueella havaittuun neulasten rikkipitoisuuksien selvään kohoamiseen ovat osasyynä todennäköisesti Toppilan turvevoimalaitoksen rikkidioksidipäästöt, jotka kulkeutuvat vallitsevien tuulten mukana päästölähteestä koilliseen. Verrattaessa 1 vuotiaiden neulasten rikkipitoisuuksia vuosina 1984-1989 havaitaan nyt saatujen tulosten perusteella lisäksi uusia alueita, joilla neulasten rikkipitoisuudet ovat selvästi kohonneita eli ylittävät 1300 ppm. Tällaisia alueita ovat Ruskon teollisuusalue, Medipolarin ympäristö sekä Hietasaari ja Vihreäsaari. Vaikka ilman rikkidioksidipitoisuudet ovat alentuneet viimeisten kymmenen vuoden aikana selvästi, on puiden kunto neulasvuosikertojen määrällä mitattuna huonontunut koko ajan. Puiden neulasmassan väheneminen ja siitä johtuva kasvun heikkeneminen ovat seurausta pitkäaikaisesta altistumisesta ilman epäpuhtauksille ja muille stressitekijöille. Alueella Toppila-Tuira-Välivainio Laanila sekä Intiössä ja Limingantullissa tutkituilla männyillä oli j äljellä enää kaksi kokonaista neulasvuosikertaa. Kyseisillä alueilla vanhat männyt ovat kuolemaisillaan, eivätkä havupuut
29 tulevaisuudessakaan välttämättä enää menesty näillä alueilla, vaikka ilman laatu rikkiyhdisteiden osalta paranisikin johtuen rakentamisen ja liikenteen aiheuttamista muutoksista kasvuoloissa. Yllättävää oli, että Hietasaaressa ja Nallikarissa tutkituissa männyissä oli osassa jäljellä vielä viisi neulasvuosikertaa huolimatta neulasista mitatuista yli 1300 ppm rikkipitoisuuksista. Koska alue näyttää saavan osakseen melkoisen rikkilaskeuman on puiden kunnon kehitystä syytä seurata tarkasti tälläkin alueella. Neulasvaurioiden suhteen tutkitut puut olivat melko hyväkuntoisia, sillä vaikka paljain silmin ja/tai stereomikroskoopilla havaittavia vaurioita esiintyikin, olivat ne yleensä lieviä. Ilman epäpuhtauksien, lähinnä rikkidioksidin, aiheuttamia tyypillisiä vaurio-oireita eli selvää ilmarakojen ympärillä olevien solukoiden kloroottisuutta ja/tai nekroottisuutta sekä neulasten ruskeakärkisyyttä esiintyi kahdessa nuorimmassa neulasvuosikerrassa alle puolella tutkituista näytealoista. Kyseisen kaltaisia vaurioita tulee esiintymään kuitenkin jatkossakin niin kauan, kuin esiintyy lyhytaikaisia korkeita rikkidioksidi- ja rikkivetypitoisuuksia. Typen oksidit ja muut ilman epäpuhtaudet edesauttavat vaurioiden syntymistä.
30 KIRJALLISUUS Huttunen, S. & Karhu, m. 1984: Rikkiyhdisteitten leviäminen Hämeen läänin metsissä. - Ympäristön- ja luonnonsuojeluosaston julkaisu AIO. Ympäristöministeriö. 89 s. Helsinki. Huttunen, S., Karhu, M. & Torvela, H. 1983: Deposition af sulphur compounds on forests in southern Finland. - Aquilo Ser. Bot. 19: 270-274. Huttunen, S., Kärenlampi, L., Laine, K., Soikkeli, S., Pakonen, T., Karhu, M. & Törmälehto, H. 1980: Ilman epäpuhtauksien leviäminen ja vaikutukset metsäympäristöissä. Oulun yliopiston kasvitieteen laitoksen monisteita 12. 152 s. Oulu. Häkkinen, A.J., Jokinen, J. & Kauppinen, H. 1985: Imatran ilman rikkidioksidin ja keskeisten hajurikkiyhdisteiden pitoisuustasot sekä alueen havupuuvauriot. Raportti. Ilmatieteen laitos. 82 s. Helsinki. Ilmatieteen laitos: Kuukausikatsaus Suomen ilmastoon 1978 1989. Helsinki. Karhu, M. 1986: Männyn neulaset ja koivun lehdet ilman rikkikuormituksen ilmentäjinä. Lisensiaattitutkielma. Oulun yliopisto, kasvitieteen laitos. 72 s. Oulu. Kartastenpää, R., Jokinen, J. & Pesonen, R. 1985: Rovaniemen ilman perusselvitys. - Raportti. Ilmatieteen laitos. 35 s. Helsinki. Keller, T. 1984: Direct effects af sulphur dioxide on trees. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 305: 317-326. Lähde, E., Jukola-Sulanen, E.-L. & Mikkola, K. 1986: Neulasvuosikertojen määrä havupuilla Etelä- ja Keski-Suomessa. Mikä on metsien terveydentila Suomessa. ILME-projektin tiedotustilaisuus 13.1.1986. Metsäntutkimuslaitos: 16-17. Helsinki. Manninen, S. & Huttunen, S. 1989a: Kuhmon kaupungin ilmansuojelun perusselvitys bioindikaattoreiden avulla. Oulun yliopisto, kasvitieteen laitos. 30 s. Oulu. Manninen, S. & Huttunen, S. 1989b: Suomussalmen kunnan ilmansuojelun perusselvitys bioindikaattoreiden avulla. - Oulun yliopisto, kasvitieteen laitos. 25 s. Oulu. Materna, J. 1985: Results af the research into air pollutants impact on forests in Czechoslovakia. - Julkaisussa: Sym-
31 posium on the effects of air pollution on forests and water ecosystems, Helsinki, Finland, April 23-24, 1984: 127-143. Oulun kaupunki: Ilman laatu Oulussa v. 1979-82. Yhteenvetoraportti ympäristöhygienian osaston mittausverkoston antamista tuloksista sekä ilman laatuun vaikuttavista tekijöistä Oulun kaupungissa. 69 s. Oulu. Ilman laatu Oulussa v. 1983-86. Yhteenvetoraportti Ympäristöhygienian osaston mittausverkoston antamista tuloksista sekä ilman laatuun vaikuttavista tekijöistä Oulun kaupungissa. 41 s. Oulu. Oulun ilmanlaatu. Päästökartoitus 1987. Oulun kaupunki, ympäristönsuojelutoimisto. Julkaisu 1/1988. 30 s. Oulu. Oulun ilmanlaatu. Mittaustulokset 1987. - Oulun kaupunki, ympäristönsuojelutoimisto. Julkaisu 3/1988. 38 s. Oulu. Oulun ilmanlaatu. Mittaustulokset 1988. - Oulun kaupunki, ympäristönsuojelutoimisto. Julkaisu 2/1989. 42 s. Oulu. Karhu, M. 1989: henkilökohtainen tiedonanto.
Liite 1. Näytealakohtaiset männyn neulasten rikkipitoisuudet (ppm) vuosina 1979, 1984 ja 1989. 1-vuotiaat neulaset 2-vuotiaat neulaset Näyte- Helmikuu muutos Helmikuu muutos ala 1979 1979 a 1984 1989 1979-1984 b 1984-1989 1979-1989 b 1984 1989 1984-1989 1 1189 1422 1215 1403-207 188-19 1295 1476 181 2 1215 1448 1342 1318-106 -24-130 1345 1331-14 3 1339 1570 1364 1102-206 -237-468 1380 1611 231 4 1237 1470 1338 1557-132 219 87 1409 1665 256 5 1467 1697 1683 1114-14 -569-583 1558 1224-334 6 1244 1476 1406 916-70 -490-560 1500 1038-462 7 987 1134 1291 1193 157-98 59 1214 1142-72 8 1032 1267 1511 1183 244-328 -84 1490 907-583 9 - - 1405 1237 - -168-1370 1205-165 10 1441 1671 1470 1278-201 -192-393 1481 1349-132 11 1388 1619 1613 1374-6 -239-245 1617 1238-379 12 1508 1737 1509 1376-228 -133-361 1522 1703 181 13 903 1140 1564 1497 424-67 357 1608 1373-235 14 - - 1216 1524-308 - 1258 1266 8 15 1197 1430 1429 1144-1 -285-286 1455 1175-280 16 1185 1418 1269 1185-149 -84-233 1347 1268-79 17 1033 1268 1188 1148-80 -40-120 1257 1094-163 18 951 1187 1448 1036 261-412 -151 1442 1207-235 19 1055 1290 1078 856-212 -222-434 1069 879-190 20 - - 1300 1436-136 - 1376 1350 26 21 1092 1326 1158 886-168 -272-440 1160 1023-137 22 1006 1241 1098 1119-143 21-122 1134 1160 26 23 1435 1665 1426 1443-239 17-222 1406 1469 63 24 908 1145 1280 1095 135-185 -50 1212 1254 42 25 1229 1462 1072 983-390 -89-479 1125 964-161 26 1009 1244 1144 1123-100 -21-121 1215 976-239 27 894 1131 977 893-154 -84-238 1016 851-165 28 - - 908 973-65 - 859 1005 146 29 - - 915 1056-141 - 979 940-39 30 1193 1426 1198 1153-228 -45-273 1163 1259 96 31 1380 1611 1363 1360-248 -3-251 1365 1431 66 32 1561 1790 1603 1433-187 -170-357 1540 1359-181
1-vuotiaat neulaset 2-vuotiaat neulaset Näyte- Helmikuu muutos Helmikuu muutos ala 1979 1979 a 1984 1989 1979-1984 b 1984-1989 1979-1989 b 1984 1989 1984-1989 33 1213 1446 1449 1119 3-330 -327 1539 1443-96 34 1609 1837 1295 1194-542 -101-643 1409 1144-265 35 1190 1423 1319 1361-104 42-62 1372 1266-106 36 1188 1421 1190 1240-231 50-181 1375 1293-82 37 1154 1383 1232 1184-151 -48-199 1352 1227-125 38 1088 1322 1128 1175-194 47-147 1104 1044-60 39 1227 1460 1235 1083-225 -152-377 1334 1107-227 40 1081 1315 1356 1211-41 -145-104 1535 1198-337 41 1219 1452 1257 1180-195 -39-272 1250 1150-100 42 1327 1558 1327 1249-231 -78-309 1454 1149-305 43 921 1157 1095 1229-62 134 72 1024 1073 49 44 1213 1435 1199 1089-236 -110-346 1317 1418 101 45 1208 1441 1078 1132-363 54-309 1039 990-49 46 941 1177 1040 1087-137 47-90 1083 1189 106 47 1347 1578 1379 1370-199 -9-208 1442 1149-293 75 964 1200 1375 956 175-419 -244 1432 1054-378 81 1294 1526 1206 1204-320 -2-322 1254 1113-141 82 1260 1492 1317 1481-175 164-11 1298 1340 42 83 - - 1261 1134 - -127-1261 1227-34 84 1201 1434 1480 1436 46-44 2 1379 1358-21 85 1656 1883 1223 1386-660 163-497 1246 1357 111 86 1437 1667 1432 1130-235 -302-537 1480 1251-229 87 1234 1467 1375 1121-92 -254-346 1449 1198-251 100-1286 - - 1138-101 - 949 - - 962-102 1542 1692 150 1363 1295-68 103 1220 1157-63 1196 1009-187 104 1021 941-80 1029 1218 189 105 1368 1223-145 1243 978-265 106 1218 1199-19 1166 1056-110 107 1036 905-131 1060 1063 3 108 1080 1359 279 1142 1128-14 109 1191 1106-85 1314 1054-260
1-vuotiaat neulaset 2-vuotiaat neulaset Näyte- Helmikuu muutos Helmikuu muutos ala 1979 1979 a 1984 1989 1979-1984 b 1984-1989 1979-1989 b 1984 1989 1984-1989 110 1225 867-358 1244 1119-125 111 1282 1110-172 1287 1289 2 112 1029 962-67 1076 1069-7 113 1085 703-382 1219 696-523 114 1061 969-92 1141 915-226 115 1138 1094-44 1068 1016-52 116 1048 921-127 983 861-122 117 1145 1015-130 1112 1000-112 118 1092 826-266 998 744-254 119 1079 884-195 937 870-67 120 1164 1383 219 1195 1303 108 121 1102 990-112 1161 871-290 122 1371 1146-225 1289 1021-268 123 1116 1045-71 1066 1201 135 124 1174 1145-29 1104 1149 45 125 1108 980-128 1080 898-182 126 1047 1148 101 1028 1139 111 127 1140 1067-73 1179 917-262 128 948 821-127 1053 989-64 129 1068 1026-42 1154 944-210 130 1061 966-95 1085 926-159 134 1234-1440 - min 894 1131 908 703 859 696 max 1609 1883 1683 1692 1617 1703 x- 1205 1436 1240 1152-131 -87-236 1257 1152-105 s 191.03 191.23 170.82 190.88 188.85 167.83 197.10 175.18 197.67 170.23 n 49 49 84 87 49 84 49 84 87 84 a b matriisivaikutuksen takia tarkistetut tulokset = muutos tarkistettuihin tuloksiin
Liite 2. Vuonna 1989 tehtyjen 1-vuotiaiden rej1asten ri.kki.pitoisuuksien (ppn) vertailumittausten tulokset. Näyteala Neulasten Mittausajankohta Neulasten Mittausajankohta syntyvuosi 1979 1984 31.10.1981 3.11.1989 syntyvuosi 1984 31.10.1989 3.11.1989 tarkistetut 1 1978 1189 1422 1365 1380 1983 1198 1256 1241 5 1467 1697 1617 1609 1795 1733 1800 15 1197 1430 1274 1348 1394 1272 1260 22 1006 1241 1088 1039 936 994 985 27 894 1131 1075 1172 950 906 1060 32 1561 1790 1773 1821 1607 1531 1487 40 1081 1315 1326 1260 1307 1347 1361 43 921 1157 981 956 1213 1078 1189 82 1260 1492 1576 1643 1339 1401 1318 85 1656 1883 1704 1781 1115 1164 1157 min 894 1131 981 956 min 936 906 985 max 1656 1883 1773 1821 max 1795 1733 1800 - - x 1223 1456 1378 1401 x 1285 1268 1285 s 264.82 261.67 280.05 303.18 s 269.72 250.00 231.34 n 10 10 10 10 n 10 10 10