Source: http://docplayer.fi/48170780-Oulun-taajama-alueen-maaperan-taustapitoisuudet.html
Timestamp: 2018-12-11 12:20:50+00:00
Document Index: 6667641

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

Oulun taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet - PDF
Download "Oulun taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet"
1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Ympäristögeologia Espoo Arkistoraportti 83/2016 Oulun taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet Timo Tarvainen & Mikael Eklund
2 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS KUVAILULEHTI Tekijät Timo Tarvainen & Mikael Eklund Raportin nimi Oulun taajama-alueen maaperän taustapitoisuudet Raportin laji Arkistoraportti 83/2016 Toimeksiantaja Geologian tutkimuskeskus Tiivistelmä Geologian tutkimuskeskuksen maaperägeokemian taustapitoisuustietokantaa täydennettiin vuonna 2016 Oulun taajama-alueen 260 pintamaanäytteellä. Taajama-alueen 0-10 cm:n syvyydeltä otetut maaperänäytteet edustivat erilaisia maankäyttömuotoja Oulun keskustassa ja lähiöissä. Näytteistä analysoitiin 40 alkuaineen kuningasvesiliukoiset pitoisuudet (< 2 mm raekoosta). Lisäksi määritettiin näytteiden hiilipitoisuus ja ph-arvo. Metallien ja arseenin pitoisuudet ovat Oulun taajama-alueen pintamaanäytteissä keskimäärin pieniä. Yksittäisissä näytteissä arseeni-, elohopea-, koboltti-, kromi-, kupari-, lyijy- ja vanadiinipitoisuudet ylittivät valtioneuvoston asetuksessa esitetyt kynnysarvot (Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista, 214/2007, nk. PIMA-asetus). Muutamissa näytteissä oli myös ohjearvojen ylityksiä. Oulun taajama-alueella voidaan käyttää pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arviointiprosessissa PIMAasetuksen metallipitoisuuksille annettuja kynnysarvoja, sillä tutkimusaineiston pohjalta lasketut Oulun taajamaalueen suurimmat suositellut taustapitoisuudet (ns. SSTP-arvot) olivat pienemmät kuin asetuksessa alkuaineille annetut kynnysarvot. PIMA-asetuksessa esitettyjen alkuaineiden lisäksi raportissa on laskettu SSTP-arvot monille muille alkuaineille, joita voidaan hyödyntää arvioitaessa taajama-alueen maaperän laatua tai puhtautta. Asiasanat (kohde, menetelmät jne.) Ympäristögeologia, geokemialliset tutkimukset, maaperä, perustilan kartoitus, alkuaineet, lyijy, arseeni, koboltti, kupari, vanadiini Maantieteellinen alue (maa, lääni, kunta, kylä, esiintymä) Suomi, Oulu Karttalehdet Muut tiedot Kansikuva: Näytteenottoa Oulussa 2016, Hannu Pelkonen, GTK Arkistosarjan nimi Arkistoraportti Kokonaissivumäärä 38 s. Yksikkö ja vastuualue Ympäristögeologia Allekirjoitus/nimen selvennys Timo Tarvainen Kieli Suomi Arkistotunnus 83/2016 Hinta Hanketunnus Allekirjoitus/nimen selvennys Mikael Eklund Julkisuus Julkinen
3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet Sisällysluettelo Kuvailulehti 1 Johdanto 1 2 Oulun seudun kallio- ja maaperä Kallioperä Maaperä 6 3 Oulun teollisuus ja liikenne 9 4 Näytteenotto ja analytiikka Näytepisteet ja näytteenotto Analytiikka ja laadunvarmistus Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto 17 5 Oulun maaperän taustapitoisuudet Arseeni Muut PIMA-asetuksen alkuaineet Muut tutkitut alkuaineet 36 6 Johtopäätökset 37 Kirjallisuusluettelo 38
4 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 1 1 JOHDANTO Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) kokoamaa ja ylläpitämää maaperägeokemian tietokantaa täydennettiin Oulun kaupungin taajama-alueen 260 pintamaanäytteellä vuonna Otetut näytteet edustavat eri maankäyttömuotoja kaupungin keskustassa ja lähiöiden taajama-alueilla. Näytteet otettiin ylimmäisestä 10 cm:n pintamaakerroksesta Euroopan geologisten tutkimuslaitosten (EuroGeoSurveys) tekemän URGE-ohjeistuksen mukaisesti (Ottesen 2009). Suomessa on aiemmin tehty samalla menetelmällä maaperägeologinen taustapitoisuuskartoitus mm. Hämeenlinnassa (Tarvainen 2011), Tampereella (Tarvainen ym. 2013), Lahdessa (Hatakka ym. 2014), Heinolassa (Tarvainen ym. 2014) ja Kuopiossa (Tornivaara ym. 2016). Taajama-alueiden lisäksi GTK on kartoittanut luonnonmaiden maaperän geokemiallisia taustapitoisuuksia useissa Etelä-Suomen kunnissa sekä Pohjois- ja Itä-Suomen metalli- ja arseenipitoisilla luonnonmailla. Maaperän taustapitoisuudella tarkoitetaan alkuaineiden luontaisesti esiintyvää, tavanomaista pitoisuutta maaperässä, joka sisältää sekä geologisesta alkuperästä että myöhemmästä hajakuormituksesta johtuvan pitoisuuden. Suomen maaperän taustapitoisuuksia on koottu avoimeksi tiedoksi GTK:n ylläpitämään taustapitoisuusrekisteriin ( Oulusta kerättyjen maaperänäytteiden tutkimustulokset tullaan lisäämään valtakunnalliseen taustapitoisuuskarttapalveluun kaikkien saataville. Oulu sopii tarkennettuun pintamaiden taustapitoisuuskartoitukseen kaupungin laajentumisen ja nopean kasvun johdosta, lisäksi Oulussa ja sen läheisyydessä on toiminut viimeiset 150 vuotta mahdollisia hajapäästöjä aiheuttavaa teollisuustoimintaa. Alue sijoittuu GTK:n taustapitoisuusrekisterin perusteella metalli- ja arseeniprovinssien ulkopuolelle, joten laaja-alaista, luonnollista mahdollisesti haitallisten alkuaineiden pitoisuutta ei alueella oletettu esiintyvän. Maaperän taustapitoisuustulokset lisäävät ensi vaiheessa alueen kaavoitus- ja ympäristöviranomaisten päätöksenteossa tarvittavaa tietoa maaperän geokemiasta ja hajakuormituksen haitallisten aineiden ilmalaskeumasta. Yleisesti taustapitoisuuksia voidaan hyödyntää kaavoituksen ja rakentamisen tukena ympäristön tilan arvioinnissa. Ympäristövalvonnassa taustapitoisuustiedot ovat tärkeitä arvioitaessa maa-alueiden pilaantuneisuutta, esimerkiksi kun päätetään puhdistustarpeesta ja puhdistuksen rajaarvoista sekä arvioitaessa maankäytön terveysriskiä. Näytteiden alkuainepitoisuudet selvitettiin kuningasvesiliuotuksen (Aqua Regia, AR) avulla (+ICP-MS/OES). Menetelmää käytetään yleisesti maaperänäytteiden geokemian kartoitusprojekteissa ja maaperän pilaantuneisuuden arvioinneissa. Laboratoriomenetelmien ja analyysitarkkuuden kehittymisen myötä pystytään nykyisin analysoimaan luotettavammin ja laajemmin ympäristöselvitysten kannalta keskeisiä alkuaineita (mm. arseeni, elohopea, kadmium ja lyijy), jotka puuttuivat aiemmin geokemiallisista kartoitusohjelmista. Oulun pintamaan laboratoriotuloksista laskettiin suurimmat suositellut taustapitoisuudet (ns. SSTParvot) 40 alkuaineelle ja saatuja pitoisuuksia verrattiin PIMA-asetuksen kynnysarvoihin siinä esitettyjen alkuaineiden osalta (VNa 214/2007). Taustapitoisuustuloksia tarkasteltiin myös eri maankäyttömuotojen ja maalajijaottelun pohjalta.
5 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 2 2 OULUN SEUDUN KALLIO- JA MAAPERÄ Suomen maaperän kemialliseen koostumukseen vaikuttaa kallioperän koostumus. Suomen vaihteleva kallioperä vaikuttaa myös maaperän geokemiaan aiheuttaen luontaisesti suuria alueellisia vaihteluita maaperän taustapitoisuuksissa. Tiheästi asutuilla ja teollistuneilla alueilla näkyy tämän lisäksi ihmistoiminnan vaikutus etenkin pintamaan kohonneina haittaainepitoisuuksina. GTK on tehnyt 1990-luvulla kaksi laajaa valtakunnallista moreenien geokemiallista kartoitusta (Koljonen 1992: 1 näyte /300 km 2, Salminen 1995: 1 näyte / 4 km 2 ). Edellä mainittujen sekä tarkempien alueellisten tutkimusten perusteella on määritelty valtakunnalliset taustapitoisuusprovinssit (Eklund 2008). Näiden neljän arseeni- ja seitsemän metalliprovinssin sisällä maaperän alkuainepitoisuuksien voidaan olettaa olevan luontaisesti suurempia kuin muualla Suomessa keskimäärin. Metalliprovinssit perustuvat koboltin, kromin, kuparin, nikkelin, sinkin tai vanadiinin keskimääräistä suurempien pitoisuuksien vyöhykkeelliseen esiintymiseen (kuva 1). Oulu sijaitsee arseeni- ja metalliprovinssien ulkopuolella. Kuva 1. Taustapitoisuus -tietokannan tietoihin pohjautuvat Suomen arseeni- (1-4) ja metalliprovinssit 1-7. Oulu sijaitsee arseeni- ja metalliprovinssien ulkopuolella. (Kuva: GTK).
6 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet Kallioperä Oulun taajamageokemiallisen kartoitusalueen pääkivilaji on vaalea graniittinen kivi, leukogranitoidi (kuva 2). Lähes kaikki tämän tutkimuksen näytteet on otettu noin 1800 miljoonaa vuotta vanhojen granitoidien vallitsemalta alueelta. Kartoitusalueen länsiosan näytteet Toppilassa, Hietasaaressa ja Nuottasaaressa on otettu Muhoksen muodostuman silttikiven alueelta (ikä noin 1200 miljoonaa vuotta). Kartoitusalueen itäosan (Korvenkylä) vallitseva kivilaji on noin 2000 miljoonaa vuotta vanha kiilleliuske (grauvakka). Kartoitusalueella on vähän kalliopaljastumia ja kallion päällä olevat maapeitteet ovat usein paksut. Taajamageokemiallinen kartoitus keskittyi Oulun vanhan keskustaajaman ympäristöön. Nyky- Oulu on pinta-alaltaan suurehko kaupunki ja kaupungin alueella esiintyy enemmän kivilajeja kuin kesän 2016 kartoitusalueella (kuva 3). Noin 2,5 km päässä Korvenkylän itäpuolelta tunnetaan runsaasti mustaliuskeita. Nykyisen Oulun keskiosassa on myös runsaasti mafisia vulkaniitteja ja tuffeja. Mustaliuskeet, mafiset vulkaniitit ja tuffit saattavat sisältää suurempia metallipitoisuuksia kuin kartoitetun alueen pääkivilaji leukogranitoidi.
7 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 4 Kuva 2. Oulun taajamageokemiallisen kartoitusalueen kallioperäkartta. Kartta perustuu GTK:n digitaaliseen 1: mittakaavaiseen kallioperäaineistoon. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
8 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 5 Kuva 3. Oulun kaupungin kallioperäkartta. Kuvassa 2 esitetty kartoitusalue on merkitty karttaan harmaalla neliöllä. Kartta perustuu GTK:n digitaaliseen 1: mittakaavaiseen kallioperäaineistoon. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
9 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet Maaperä Viimeisimmän mannerjäätikön reuna perääntyi Oulun seudulta noin vuotta sitten. Jäätikön sulaessa maa-alueet peittyivät muinaisen Itämeren eli Ancylusjärven vesien alle. Silloinen ranta sijaitsi kaukana tutkimusalueen itäpuolella, Pudasjärven itäosissa. Edetessään mannerjäätikkö oli kerrostanut alueelle moreenia (kuva 4). Tämä jäätikön kasaama aines on tiiviiksi pakkautunutta pohjamoreenia. Nykypäivänä valtaosaa alueen moreenista kuitenkin peittävät hienompirakeiset maalajit, pääasiassa hieta ja hiekka. Alueen vapauduttua mannerjäätiköstä jäätikön sulamisvedet kuljettivat alueelle hienorakeisia sedimenttejä, jotka kerrostuivat moreenin päälle. Tämän jälkeen maa kohosi hiljalleen merestä jääkauden jälkeisenä aikana. Rantavoimat huuhtelivat ja kerrostivat uudelleen näitä sedimenttejä paljastaen samalla moreenimäkiä ja huuhdelleen edelleen hiekkaa ja hietaa näiden rinteiltä. Nämä hiekka- ja hietakerrostumat muodostavat valtaosan tutkimusalueen keskiosan pintamaalajeista. Paljastuneita moreenimäkiä esiintyy tutkimusalueella eniten Oulunjoen länsipuolella sekä tutkimusalueen pohjoisoissa. Alueen koillis- ja kaakkoisosissa on useita kumpumoreenimuodostumia, jotka ovat syntyneet jäätikön sulaessa jään sisällä ja päällä olleesta aineksesta. Näiden kumpujen aines on usein löyhempää ja lajittuneempaa kuin pohjamoreenimäkien aines. Maankohoaminen ja siihen liittyvät prosessit jatkuvat edelleen tutkimusalueen rantavyöhykkeessä. Litorinamerivaiheen (noin vuotta sitten) ilmasto oli lämpimämpää kuin nykyisin ja painanteiden pohjille kerrostui monin paikoin runsaasti eloperäistä ainesta sisältäviä hiesuja. Nykyisin nämä yleensä liejupitoiset kerrostumat ovat sulfidisedimenttejä, jotka hapettuessaan muodostavat happamia sulfaattimaita. Näitä osin myöhemmin kerrostuneiden sedimenttien peittämiä kerrostumia esiintyy myös tutkimusalueella. Oulunjoen uoman paikka on vuosituhansien aikana vaihdellut ja joen tuomia ja uudelleenkerrostamia sedimenttejä löytyy monin paikoin. Maan kohottua meren yläpuolelle on alavilla paikoilla monin paikoin alkanut kerrostua turvetta. Turve on suokasvien jäänteistä maatumisen tuloksena syntynyt maalaji, joka on kerrostunut muodostumispaikalleen. Koska valtaosa tutkimusalueesta on noussut merestä vasta alle vuotta sitten, eivät nämä turvekerrostumat ole kehittyneet kovin paksuiksi, vaan peittävät muita maalajeja yleensä alle metrin paksuisina kerrostumina. Kuvassa 4 on yleisesitys tutkimusalueen maaperästä. Kalliopaljastumia ei tutkimusalueella juurikaan tavata. Alueen kallioperä on paksujen maakerrosten peitossa. Varsinkin kaupungin keskusta-alueella maanpintaa on muokattu vuosisatojen ajan, joten pintamaa ei useinkaan edusta paikalla kerrostuneita luonnonmaalajeja, vaan on ihmisen muokkaamaa tai paikalle tuomaa. Kuvan 4 kartassa nämä ihmistoiminnan eniten muokkaamat alueet on kuvattu vinoviivoituksella (kartoittamaton). Tässä tutkimuksessa ihmisen paikalle tuomat maaainekset on jaoteltu seuraavasti: karkearakeiset täyttömaat; täyttömaat, joissa on vaihteleva raekoko; hienorakeiset täyttömaat ja multa.
10 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 7 Hienorakeisissa maalajeissa, kuten savissa ja silteissä, useiden metallien pitoisuudet ovat luontaisesti suuremmat kuin karkearakeisemmissa maalajeissa. Myös orgaanisen aineksen määrä vaikuttaa maalajien luontaisiin pitoisuuksiin. Orgaaninen aines sitoo itseensä raskasmetalleja, joten esimerkiksi elohopean, kadmiumin ja lyijyn pitoisuudet ovat usein luontaisesti korkeammat runsaasti orgaanista ainesta sisältävissä maalajeissa (turve, multa ja lieju).
11 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 8 Kuva 4. Oulun taajamageokemiallisen kartoitusalueen maaperäkartta. Kartta perustuu GTK:n digitaaliseen 1: mittakaavaiseen maaperäaineistoon. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
12 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 9 3 OULUN TEOLLISUUS JA LIIKENNE Oulun kaupunki perustettiin vuonna Oulujoen suu on ikivanha kauppapaikka. Teollisuus vilkastui 1800-luvulla. Oulussa rakennettiin laivoja ja nahkatehdas aloitti toimintansa vuonna Oulusta vietiin puutavaraa ja tervaa. Liikenneyhteyden monipuolistuivat kun rautatie valmistui vuonna Toppila Oy:n sulfiittiselluloosatehdas aloitti tuotantonsa vuonna 1931 ja tehdas oli toiminnassa vuoteen 1985 asti. Oulu Oy:n sulfaattiselluloosatehtaan toiminta alkoi Nuottasaaressa vuonna Viime vuosina Nuottasaaressa on valmistettu korkealaatuista paperia. Kemian teollisuus alkoi Laanilan alueella vuonna Oulun kehittyminen huipputekniikan kaupungiksi alkoi 1970-luvulla, kun Oulun kaupunki myi noin 24 hehtaarin lisäalueen Ruskosta Nokia-yhtymän tytäryhtiölle Pohjolan Kaapeli Oy:lle. Ruskon tuotanto alkoi puhelinkaapeleista, käämilangasta ja asennusjohdoista. Elektroniikkateollisuus laajeni ja monipuolistui 1980-luvulta alkaen ( Sähköä ja kaukolämpöä tuottava Toppilan voimalaitos otettiin käyttöön vuonna Kaupungin omistama ja rakennuttama voimalaitos oli valmistuessaan Suomen suurin polttoturpeen (pääpolttoaine) käyttäjä. Oulun läpi kulkee vilkas E8-tie ja suuren kaupunkialueen liikenne on vilkasta myös tärkeillä läpiajokaduilla. Rautatieliikennettä on ollut vuodesta 1886 alkaen ja kaupungilla on pitkä historia satamakaupunkina. Lentokenttä on Oulunsalossa kartoitusalueen ulkopuolella. Oulun kaupunki on kasvanut alueliitosten myötä. Viimeisin suuri muutos oli vuonna 2013, jolloin syntyi uusi Oulu (Haukipudas, Kiiminki, Oulu, Oulunsalo, Yli-Ii), joka on asukasluvultaan Suomen viidenneksi suurin kaupunki. Asukkaita on yli NÄYTTEENOTTO JA ANALYTIIKKA 4.1 Näytepisteet ja näytteenotto Tutkimuksen tavoitteena oli valita näytepisteiden sijainti siten, että saataisiin kattavasti tietoa alkuaineiden taustapitoisuuksista Oulun keskustan taajama-alueella ja taajamia ympäröivillä luonnonmailla. Taajama-alueen näytepisteet pyrittiin sijoittamaan Oulun kaupungin omistamille tonteille mahdollisimman tasavälisesti. Ennakkoon näytemääräksi suunniteltiin 260 ja rajoitetun näytemäärän vuoksi näytteitä ei otettu Ouluun liitetyistä taajamista. GTK teki alustavan näytteenottosuunnitelman ja sitä tarkennettiin Oulun kaupungin ohjeiden mukaisesti. Lopullisen päätöksen näytepisteen tarkasta sijainnista tekivät näytteenottajat maastotarkastuksen perusteella.
13 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 10 Kuva 5. Karttakuva Oulun pintamaanäytepisteiden sijainnista vuonna 2016 tehdyssä taajamageokemian kartoituksessa. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
14 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 11 Oulun suureen pinta-alaan suhteutettuna näytemäärä vastaa yhtä näytettä 12 km 2 kohti. Kartoitukseen rajatulla alueella tiheys oli 3 näytettä / km 2. Kartoituksessa pyrittiin välittämään varsinaisia pilaantuneita maita, mutta tavanomaisesta liikenteestä, teollisuudesta ja asutuksesta johtuvaa hajakuormitusta ei rajattu tutkimuksen ulkopuolelle. Taulukosta 1 käy ilmi maankäytön jakautuminen näytepisteissä. Suurimpana ryhmänä ovat viheralueet kadun reunassa sekä asuintontit, päiväkodit ja koulut. Näytteitä on paljon myös leikki- ja liikuntapaikoilta. Nykyisen taajama-alueen ulkopuolelta otetut näytteet ovat pääosin metsämailta. Teollisuustonteilta ja isojen teiden varsilta on otettu vain muutamia näytteitä. Taulukko 1. Oulun kaupungin taajama-alueilta vuonna 2016 otettujen pintamaanäytteiden (0-10 cm) jakautuminen maankäyttömuodon mukaisesti luokiteltuna. Näytepisteitä yhteensä 260 kappaletta. Asuintontti, päiväkoti tai koulu 50 Joutomaa 8 Julkiset ja kaupalliset piha-alueet 5 Kaupunkimainen puisto 15 Leikkipaikka 33 Liikunta-alueet 27 Luonnontilainen puistoalue (sisältää myös ulkoilureitit) 12 Metsä 31 Muu 7 Pelto, niitty 8 Pihapiiri 6 Teollisuustontti 3 Tien varsi 4 Viheralue kadun reunassa (hoidettu nurmialue) 51 Yhteensä 260 Näytteenottoryhmään kuului kaksi henkilöä, joista toinen toimi vastuuhenkilönä ja GTK:n sertifioituna näytteenottajana. Jos näytepisteessä oli nurmikkoa, näyte otettiin ensisijaisesti paikasta, josta nurmikko oli kulunut pois tai peite oli ohut. Mikäli tämä ei ollut mahdollista, nurmipeite poistettiin näytekuopan leveydeltä ja näyte otettiin paljastetusta kohdasta. Valittuun pisteeseen kaivettiin lapiolla 10 cm syvyinen kuoppa, jonka reunoilta otettiin maaperänäyte muovikauhalla Rilsan -pussiin. Joka 20. näytepisteestä otettiin myös rinnakkaisnäyte. Jokaisesta näytteenottopaikasta otettiin vähintään kaksi valokuvaa, yleiskuva ja lähikuva (kuvat 8 ja 9) sekä tallennettiin pisteen koordinaatit ja maastohavainnot tietokoneeseen. Maastohavaintoihin kuuluu näytteenottopäivä, näytepisteen vallitseva maalaji, maankäyttömuoto, tutkimustapa ja mahdolliset muut huomiot. Näytteenotossa noudatettiin Euroopan geologisten tutkimuslaitosten (EuroGeoSurveys) tekemää URGEohjeistusta (Ottesen 2009).
15 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 12 Kuva 8. Yleiskuva näytteenottopaikan ympäristöstä Kaukovainion alueelta kesällä Kuva: Petri Lippo GTK. Kuva 9. Lähikuva näytteenottokuopasta maaperän taajamakartoituksessa Oulussa kesällä Kuva: Petri Lippo GTK.
16 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 13 Oulun keskustassa ja ranta-alueilla on paljon täyttömaita, joten näytepisteiden valinnassa ei huomioitu etukäteen maalajia maaperäkartan avulla. Suurin osa etenkin keskustaajaman näytteenottopisteistä sijoittui täyttömaille (taulukko 2). Yleisin maalaji oli multa. Luonnonmaista eniten esiintyi hiekkaa ja soraa, toiseksi eniten moreenia. Taulukko 2. Oulun geokemiallisen taajamakartoituksen näytepisteiden maalajimääritykset. Näytekuopat kaivettiin lapiolla 10 cm:n syvyyteen ja maalajit tunnistettiin silmämääräisesti. Maalaji Näytemäärä (kpl) Turve 3 Sora/hiekka 35 Moreeni 23 Savi/siltti 13 Täyttömaat: Karkearakeinen 3 Vaihteleva raesuuruus 37 Hienorakeinen 21 Multa 125 Yhteensä Analytiikka ja laadunvarmistus Oulun taajama-alueiden pintamaanäytteet toimitettiin Labtium Oy:n akkreditoituun laboratorioon Kuopioon, jossa näytteet kuivattiin alle 40 C lämpötilassa ja seulottiin <2 mm:n raekokojakeeseen. Näytteistä määritettiin 39 alkuaineen kuningasvesiliukoiset (AR-liuotus) pitoisuudet ICP-OES- tai ICP-MS-tekniikalla. Elohopeapitoisuudet määritettiin pyrolyyttisesti Hg-analysaattorilla, orgaanisen hiilen määrä hiilianalysaattorilla ja maaperän ph-arvot potentiometrisesti (0,01 M CaCl2-uutto). Kahden näytteen elohopeapitoisuus oli liian suuri pyrolyyttiselle määritykselle Hg-analysaattorilla, ja näiden näytteiden osalta elohopean kuningasvesiliukoiset pitoisuudet on määritetty ICP-OES-tekniikalla. Eri alkuaineiden analyysitekniikat, niiden määritysrajat sekä määritysrajan alittaneiden näytteiden prosenttiosuudet on esitetty taulukoissa 3.
17 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 14 Taulukko 3. Oulun geokemiallisessa kartoituksessa määritettyjen alkuaineiden määritysrajat, käytetyt analyysitekniikat sekä alle määritysrajojen jäävien näytteiden prosenttiosuus. Alkuaine Määritysrajat mg/kg Analyysitekniikka (AR-liuotus) Osuus alle määritysrajan Alumiini (Al) 15 ICP-OES 0 % Antimoni (Sb) 0,02 ICP-MS 4 % Arseeni (As) 0,01 ICP-MS 0 % Barium (Ba) 1 ICP-OES 0 % Beryllium (Be) 0,005 ICP-MS 0 % Boori (B) 1 ICP-MS 1 % Elohopea (Hg) 0,005 Hg-analysaattori 12 % Fosfori (P) 50 ICP-OES 3 % Hiili (C ) 0,05 % CS-analysaattori 1 % Hopea (Ag) 0,002 ICP-MS 2 % Kadmium (Cd) 0,01 ICP-MS 6 % Kalium (K) 100 ICP-OES 5 % Kalsium (Ca) 50 ICP-OES 0 % Koboltti (Co) 1 ICP-OES 16 % Kromi (Cr) 1 ICP-OES 0,5 % Kupari (Cu) 1 ICP-OES 7 % Lantaani (La) 1 ICP-OES 0 % Lyijy (Pb) 0,1 ICP-MS 0 % Magnesium (Mg) 10 ICP-OES 0 % Mangaani (Mn) 1 ICP-OES 0 % Molybdeeni (Mo) 0,01 ICP-MS 0 % Natrium (Na) 50 ICP-OES 12 % Nikkeli (Ni) 2 ICP-OES 12 % Rauta (Fe) 50 ICP-OES 0 % Rikki (S) 20 ICP-OES 5 % Rubidium (Rb) 2 ICP-OES 19 % Seleeni (Se) 0,02 ICP-MS 0 % Sinkki (Zn) 1 ICP-OES 0,5 % Skandium (Sc) 0,1 ICP-MS 1 % Strontium (Sr) 1 ICP-OES 0 % Tallium (Tl) 0,03 ICP-MS 16 % Telluuri (Te) 0,006 ICP-MS 81 % Tina (Sn) 0,1 ICP-MS 2 % Titaani (Ti) 2 ICP-OES 0 % Torium (Th) 0,01 ICP-MS 0 % Uraani (U) 0,03 ICP-MS 0 % Vanadiini (V) 1 ICP-OES 0 % Vismutti (Bi) 0,01 ICP-MS 4 % Volframi (W) 0,2 ICP-MS 67 % Yttrium (Y) 0,5 ICP-OES 1 % Zirkonium (Zr) 1 ICP-OES 86 %
18 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 15 Laadunvarmistus perustuu rinnakkaisnäytteisiin (5 % näytteistä), laboratorion uusintaanalyyseihin (6 %) ja laboratorion käyttämiin seurantamateriaaleihin. Laadunvarmistuksessa lähes kaikkien analysoitujen alkuaineiden pitoisuudet korreloivat hyvin (merkitsevä tai ainakin melkein merkitsevä positiivinen korrelaatio) rinnakkaisnäytteissä (taulukko 4). Ainoastaan boorin uusinta-analyysien korrelaatio ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Taulukko 4. Alkuaineiden ja ph-arvon korrelaatiotarkastelu kenttänäytteiden (11 paria) ja laboratorion uusintanäytteiden (13 paria) osalta. Taulukossa on korostettu rinnakkaisnäytteiden heikosti korreloivat alkuaineet tuloksineen. Hiilipitoisuudesta (C) ei tehty laboratoriouusintoja. Korrelaatio (Pearson) Rinnakkaisnäytteet Rinnakkaisnäytteet Rinnakkaisnäytteet kentällä laboratoriossa kentällä lab. kentällä lab. ph Ba Rb Ag Ca S As Co Sc Be Cr Sr Bi Cu Ti Cd Fe V Mo K Y Pb La Zn Sb Mg Zr Se Mn B U Na Tl Sn Ni C Al P Hg Kuvassa 10 on verrattu esimerkinomaisesti kuparin varsinaisten näytteiden ja kentällä otettujen rinnakkaisnäyteryhmien tuloksia. Kuvassa 11 on vastaavasti verrattu varsinaisten näytteiden ja laboratoriossa tehtyjen uusinta-analyysien kuparipitoisuuksia. Molemmissa kuvaajissa nähdään hyvä positiivinen korrelaatio. Maastossa eli kentällä otettujen näytteiden suurissa kuparipitoisuuksissa on enemmän hajontaa, koska näytemateriaali eli taajaman pintamaa ei ole tasalaatuista.
19 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 16 Kuva 10. Kuparin korrelaatio maastossa otetuissa rinnakkaisnäytteissä (< 2 mm raekoko, AR-liuotus). Kenttänäytepareja oli 11. Kuva 11. Kuparin korrelaatio laboratorion omissa rinnakkaisnäytteissä eli uusinta-analyyseissä (< 2 mm raekoko, AR-liuotus). Laboratorion uusinta-analyysejä tehtiin 13 kappaletta.
20 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet Tilastolliset menetelmät ja karttatuotanto Kenttähavainnot ja analyysitulokset yhdistettiin tarkastelua varten taulukko- ja tilastoohjelmilla (Excel ja SPSS) ja niillä tuotettiin raportin taulukot ja diagrammit. Taulukoinnin avulla tarkistettiin myös pitoisuustasot mahdollisten raportointivirheiden havaitsemiseksi. Kenttähavainnot syötettiin myös GTK:n ylläpitämään geotietojärjestelmään, josta ne siirretään taustapitoisuustietokantaan. Karttakuvien työstämisessä on käytetty Excel- ja ArcMap-ohjelmia. Taustapitoisuuskartoituksen yhtenä tavoitteena on määrittää Oulun taajama-alueen maaperälle tavanomaisen taustapitoisuusjakauman yläraja, eli suurin suositeltu taustapitoisuusarvo (SSTP-arvo). Alueellisia suurimpia suositeltuja taustapitoisuusarvoja (SSTP-arvoja) on Suomessa laskettu maaperän alkuainepitoisuuksille maalajeittain. Kyseinen arvo perustuu SFS-ISO-standardin suosituksen mukaisesti laatikko-janakuvaajan (box-whisker-plot) ylemmän whisker-janan ylärajaan riittävän suuresta näytejoukosta (vähintään 30 näytettä). Oulun taajamakartoituksessa kerätty aineisto ei riittänyt maalajikohtaiseen arvioon, joten näytteistä laskettiin vain yksi, kaikki maalajit sisältävä SSTP-arvo alkuaineittain. Suurimman suositellun taustapitoisuuden lukuarvo laskettiin seuraavasti: SSTPAA = P75 + 1,5 x (P75 P25) [1] jossa, SSTPAA = alkuaineen AA suurin suositeltu taustapitoisuusarvo P75 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 75. persentiili P25 = alkuaineen AA pitoisuusjakauman 25. Persentiili. Jos laskettu SSTP-arvo on suurempi kuin suurin mitattu pitoisuusarvo, SSTP-arvona käytetään aineiston maksimia. Oulun aineiston osalta näin ei ollut yhdenkään alkuaineen kohdalla. Kaavan [1 ] avulla pyritään laskemaan taustapitoisuuksille arvo, jossa huomioidaan näytejoukon tavanomaiset suuret pitoisuudet osaksi taustapitoisuutta, mutta jossa poikkeukselliset arvot jätetään huomioimatta. Pintamaanäytteiden analyysitulokset on esitetty valittujen alkuaineiden osalta kartoissa pallosymbolein sijaintipaikkansa kohdalla. Symboleiden koko ja väri ovat verrannollisia kartalla kuvattuun alkuainepitoisuuteen siten, että pallosymbolin koko kasvaa alkuaineen pitoisuuden kasvaessa. Kaikki käytetyn analyysimenetelmän määritysrajaa pienemmät pitoisuudet tai10 % pienimmistä pitoisuuksista on esitetty pienimmällä pallosymbolilla vihreällä värillä. Suurimmista pitoisuuksista 2 % (eli yleensä viisi suurinta pitoisuutta) on esitetty suurella harmaalla pallosymbolilla, paitsi jos kyse on PIMA-asetuksen kynnysarvon tai ohjearvojen ylittävistä pitoisuuksista. PIMA-asetuksen (VNa 214/2007) kynnysarvon ylittävät pitoisuudet on esitetty keltaisella symbolilla, alemman ohjearvon ylittävät pitoisuudet
21 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 18 oranssilla symbolilla ja ylemmän ohjearvon ylittävät pitoisuudet punaisella symbolilla (taulukko 5). Taulukko 5. Haitallisten metallien ja puolimetallien kynnys- ja ohjearvot valtioneuvoston asetuksen (VNa 214/2007) maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista. Alkuaine Kynnysarvo Alempi ohjearvo Ylempi ohjearvo mg/kg mg/kg mg/kg Antimoni (Sb) Arseeni (As) Elohopea (Hg) 0,5 2 5 Kadmium (Cd) Koboltti (Co) Kromi (Cr) Kupari (Cu) Lyijy (Pb) Nikkeli (Ni) Sinkki (Zn) Vanadiini (V) Oulun taajama-alueen maaperän taustapitoisuuksia on tarkasteltu seuraavassa luvussa alueen maaperän ominaispiirteiden suhteen mielenkiintoisimpien haitallisten alkuaineiden osalta. Tulokset ovat esitetty taulukoiden lisäksi laatikko-jana -kuvaajien avulla (box-whisker chart). Pystyakselilla esitetään alkuaineen pitoisuus (mg/kg) ja vaaka-akselilla maalaji. Laatikon keskellä oleva paksu viiva on mediaaniarvo. Laatikko kuvaa näytteen mediaanin viereisiä 50 prosenttia siten, että kaikista havainnoista 25 % on pienempiä kuin laatikon alaraja ja 25 % suurempia kuin laatikon yläraja. Laatikosta lähtevät janat osoittavat pienimmän ja suurimman tavanomaisena pidettävän pitoisuuden. Janan ylärajaa voitaisiin pitää kyseisen aineiston perusteella koko tutkitun alueen pintamaan suurimpana suositeltuna taustapitoisuutena (SSTP). Sitä suuremmat yksittäiset arvot on merkitty palloilla ja tähdillä. Tähdillä merkitään arvot, jotka ovat suurempia kuin laatikon ylärajan arvo + 3 x laatikon korkeus. 5 OULUN MAAPERÄN TAUSTAPITOISUUDET Maaperän taustapitoisuudella tarkoitetaan haitallisten aineiden luontaisesti tavanomaista pitoisuutta maaperässä tai sellaisia kohonneita pitoisuuksia, jotka esiintyvät pintamaassa laajalla alueella pilaantuneeksi epäillyn alueen ympäristössä (PIMA-asetus: VNa 214/2007). Luontaisiin pitoisuuksiin vaikuttavat alla olevan kallioperän alkuainekoostumus sekä pintamaan maalaji. Paikallisen kallioperän koostumus on selvimmin vaikuttanut jäätiköitymisen aikana syntyneen, lyhyen matkaa kulkeutuneen pohjamoreenin
22 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 19 koostumukseen. Oulun näytteistä alle 10 % on otettu moreenista. Maaperän raekoon on havaittu vaikuttavan alkuaineiden esiintymiseen ja useiden metallien (esim. koboltti, kromi, kupari, nikkeli, sinkki, vanadiini) keskimääräiset pitoisuudet ovat Suomessa usein suurempia hienorakeisissa savi- ja silttinäytteissä kuin moreenissa tai hiekassa (esim. Tarvainen ym. 2013). Oulun näytteistä vain 13 on otettu luonnontilaisista savimaista. Taajama-alueilla on rakentamisen yhteydessä kasattu paljon täyttömaita, joissa alkuaineiden pitoisuudet voivat poiketa selvästikin läheisten luonnonmaiden pitoisuuksista. Oulun näytteistä suurin osa edustaa erilaisia täyttömaita tai viherrakentamisessa käytettyä multaa. Oulun taajama-kartoituksessa analysoitiin kaikkiaan 260 pintamaanäytettä, jotka oli otettu 0-10 cm syvyydeltä. Oulun taajamakartoituksen pintamaan tuloksissa ilmeni vain yksittäisiä PIMA-asetuksen kynnysarvojen ylityksiä ja aineiston laskennalliset suurimmat suositeltavat taustapitoisuusarvot (SSTP-arvot) olivat PIMA-asetuksen alkuaineiden osalta alle kynnysarvojen (Taulukko 6). Kynnysarvon ylittävät maksimipitoisuudet on esitetty lihavoituna taulukossa. Aineiston alkuaineiden suurimmat mitatut pitoisuudet ylittivät tuloksista lasketun SSTP-arvon usean alkuaineen kohdalla. Pienin ph-arvo oli 3,59. Seuraavissa kappaleissa käsitellään aineiston tuloksia tilastoin sekä karttaesitysten avulla. Tarkempaan tarkasteluun on valittu PIMA-asetuksen metallit ja puolimetallit.
23 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 20 Taulukko 6. Oulun taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) alkuainepitoisuuksien mediaani- ja maksimiarvot sekä laskennalliset suurimmat taustapitoisuusarvot (SSTP) ja PIMA-asetuksen kynnysarvot (VNa 214/2007). Näytteet on analysoitu <2 mm fraktiosta kuningasvesiliuotuksella. Alkuaine Mediaani Maksimiarvo SSTP Kynnysarvo Alumiini Al (mg/kg) Antimoni Sb (mg/kg) <0,2 1,98 0,35 2 Arseeni As (mg/kg) 1,27 34,5 3,18 5 Barium Ba (mg/kg) 29, Beryllium Be (mg/kg) 0,111 0,448 0,21 Elohopea Hg (mg/kg) 0, ,4 0,23 0,5 Fosfori P (mg/kg) Hiili C (%) 1,75 31,3 7,85 Hopea Ag (mg/kg) 0,0395 7,01 0,35 Kadmium Cd (mg/kg) 0,05 0,35 0,12 1 Kalium K (mg/kg) Kalsium Ca (mg/kg) Koboltti Co (mg/kg) 1, ,7 20 Kromi Cr (mg/kg) 11, ,4 100 Kupari Cu (mg/kg) 8, ,4 100 Lantaani La (mg/kg) 8,57 27,7 15,6 Lyijy Pb (mg/kg) 4, ,6 60 Magnesium Mg (mg/kg) Mangaani Mn (mg/kg) 77, Molybdeeni Mo (mg/kg) 0,255 2,28 0,67 Natrium Na (mg/kg) 73, Nikkeli Ni (mg/kg) 4,96 34, Zirkonium Zr (mg/kg) <1 11,4 <1 Rauta Fe (mg/kg) Rikki S (mg/kg) Rubidium Rb (mg/kg) 3,59 52,8 10 Seleeni Se (mg/kg) 0,24 3,25 0,49 Sinkki Zn (mg/kg) 19, Skandium Sc (mg/kg) 0,79 5,65 2,1 Strontium Sr (mg/kg) 8, ,7 Tina Sn (mg/kg) <1 16,2 3,1 Titaani Ti (mg/kg) Uraani U (mg/kg) 0,505 2,73 1 Vanadiini V (mg/kg) 15, Vismutti Bi (mg/kg) 0,05 1,62 0,23 Yttrium Y (mg/kg) 2,875 8,81 6,1 ph 4,86 7,32
24 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet Arseeni Arseeni (As) on puolimetalli, joka esiintyy luontaisesti maa- ja kallioperässä yleensä pieninä määrinä. As-pitoisuuden on kuitenkin todettu vaihtelevan Suomessa suuresti ja keskimääräistä suurempia luontaisia pitoisuuksia tavataan yleisesti koko Etelä-Suomen alueella. Myös Kittilässä on yksi arseeniprovinsseista. Arseenilla on todettu olevan haitallisia ympäristö- ja terveysvaikutuksia, ja sille on esitetty PIMA-asetuksessa (VNa 214/2007) kynnys- ja ohjearvot. Arseenipitoisuudet ovat yleensä suuremmat lähellä kalliopintaa olevissa moreenikerroksissa, mutta arseenia voi päätyä maaperään myös ihmistoiminnan vaikutuksesta. Oulu ei kuulu valtakunnallisen kartoituksen perusteella taustapitoisuutensa puolesta arseeniprovinssiin. Oulun taajamakartoituksessa maaperän arseenipitoisuudet olivat varsin pieniä, mediaaniarvot ovat maalajista riippuen välillä 0,7-2,3 mg/kg lukuun ottamatta karkearakeisia täyttömaita, joiden kolmen näytteen mediaanipitoisuus on 5 mg/kg (kuva 12). Moreenin hienoaineksen keskimääräinen arseenipitoisuus Suomessa on noin 3 mg/kg (Koljonen 1992). Kaikista 260 pintamaanäytteestä laskettu suurin suositeltu taustapitoisuusarvo on noin 3 mg/kg eli pienempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo. Kuvan 12 perusteella karkearakeisissa täyttömaissa on suurempia arseenipitoisuuksia kuin muissa maalajeissa, mutta karkeista täyttömaista oli tässä tutkimuksessa otettu vain kolme näytettä. Maalajikohtaisen suurimman suositellun taustapitoisuusarvonlaskemiseen tarvitaan vähintään 30 näytettä. Karkeiden täyttömaiden lisäksi kolmessa vaihtelevan raekoon täyttömaanäytteessä ja kahdessa multanäytteessä oli PIMA-asetuksen kynnysarvon 5 mg/kg ylittäviä pitoisuuksia. Satunnaisten tavanomaista suurempien arseenipitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa. Tässä tutkimuksessa maankäyttö ei selittänyt arseenipitoisuuksien eroja yhtä hyvin kuin maalaji. Maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnissa on Oulussa perusteltua käyttää arviointikriteerinä PIMA-asetuksen kynnysarvoa 5 mg/kg.
25 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 22 Kuva 12. Oulun taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) arseenipitoisuudet (< 2 mm raekoko, ARliuotus) vuonna 2016 maalajin mukaisesti luokiteltuna. Vaakaviiva kuvaa PIMA-asetuksen arseenin kynnysarvoa 5 mg/kg (VNa 214/2007). Näytemäärät: hienorakeinen täyttömaa 21 kpl, täyttömaa, jossa vaihteleva raesuuruus 37 kpl, karkea täyttömaa 3 kpl, multa 125 kpl, savi ja siltti 13 kpl, moreeni 23 kpl, hiekka ja sora 35 kpl, turve 3 kpl.
26 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 23 Kuva 14. Arseenipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, <2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Symbolien väritys: kynnysarvoa pienemmät tulokset vihreällä värillä ja kynnysarvon ylittävät pitoisuudet keltaisella. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
27 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet Muut PIMA-asetuksen alkuaineet Oulu sijaitsee geokemiallisten metalliprovinssien ulkopuolella, joten geologian perusteella ei odoteta havaittavan tavanomaista suurempia koboltti-, kupari-, kromi-, nikkeli-, sinkki- tai vanadiinipitoisuuksia (Eklund 2008). Paikallisesti esimerkiksi metallipitoiset mustaliuskeet voivat näkyä päällä olevan moreenin tai hiekan tavanomaista suurempina metallipitoisuuksina, mutta Oulun taajamakartoituksen alueella ei esiintynyt mustaliuskeita. PIMA-asetuksessa (VNa 214/2007) on määritetty kynnys- ja ohjearvot arseenin lisäksi kymmenelle muulle metallille tai puolimetallille. Näistä antimonin, kadmiumin, nikkelin ja sinkin suurimmatkin pitoisuudet olivat Oulussa pienempiä kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo. Näiden alkuaineiden pitoisuudet olivat yleensä hieman suuremmat erilaisissa täyttömaissa ja mullassa kuin luonnon mineraalimaissa. Kadmiumin pitoisuudet olivat lisäksi tavanomaista suuremmat turpeessa (kuvat 15 ja 16). Kadmium voi sitoutua maaperän orgaaniseen ainekseen. Kadmiumpitoisuus korreloi positiivisesti hiilipitoisuuden eli näytteissä olevan orgaanisen aineksen määrän kanssa. Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimen (ρ) arvo kadmiumin ja hiilen korrelaatiolle on 0,658, joka on tilastollisesti erittäin merkitsevä. Oulun taajama-alueen maaperästä mitatut suurimmatkin kadmiumpitoisuudet olivat kuitenkin paljon pienempiä kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo 1 mg/kg. Elohopea (kuva 17) sitoutuu herkästi maaperän orgaaniseen ainekseen (ρ = 0,655). Oulun taajamanäytteiden elohopean mediaanipitoisuus oli vain 0,03 mg/kg, mikä on selvästi pienempi kuin PIMA-asetuksen kynnysarvo 0,5 mg/kg. Täyttömaiden elohopeapitoisuudet olivat yleensä suurempia kuin luonnonmaiden elohopeapitoisuudet. Mullassa ja hienojakoisissa täytöissä oli muutamia näytteitä, joiden elohopeapitoisuus ylitti PIMAasetuksen kynnysarvon ja joissakin tapauksissa myös alemman tai ylemmän ohjearvon. Suurimmat pitoisuudet olivat 13,4 ja 8,65 mg/kg. Kobolttia (kuva 18) on luontaisesti maa- ja kallioperässä. Suomessa moreenin hienoaineksen keskimääräinen kobolttipitoisuus on noin 14 mg/kg (Koljonen 1992). Oulun taajama-alueen maaperän kobolttipitoisuudet olivat suurelta osin alle tämän pitoisuuden. Täyttömaissa on hieman suuremmat kobolttipitoisuudet kuin luonnonmaissa. Yhden multamaasta otetun näytteen kobolttipitoisuus on suurempi kuin kynnysarvo 20 mg/kg, mutta näytteestä mitattu kobolttipitoisuus on pienempi kuin alempi ohjearvo 100 mg/kg. Satunnaisten tavanomaista suurempien elohopea- ja kobolttipitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa.
28 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 25 Kuva 15. Oulun taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) kadmiumpitoisuudet (< 2 mm raekoko, ARliuotus) vuonna 2016 maalajin mukaisesti luokiteltuna. Näytemäärät: hienorakeinen täyttömaa 21 kpl, täyttömaa, jossa vaihteleva raesuuruus 37 kpl, karkea täyttömaa 3 kpl, multa 125 kpl, savi ja siltti 13 kpl, moreeni 23 kpl, hiekka ja sora 35 kpl, turve 3 kpl.
29 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 26 Kuva 16. Kadmiumpitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
30 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 27 Kuva 17. Elohopeapitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla, alemman ohjearvon ylitys oranssilla ja ylemmän ohjearvon ylitys punaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
31 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 28 Kuva 18. Kobolttipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
32 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 29 Vanadiini (V) esiintyy Suomen maa- ja kallioperässä luontaisesti, ja sitä on paljon eloperäistä hiiltä sisältävissä liuskeissa sekä savissa ja rautaoksideissa. Vanadiini saostuu hyvin orgaanisperäistä hiiltä sisältäviin sedimentteihin. Moreenin hienoaineksen keskimääräinen vanadiinipitoisuus maaperässä on noin 80 mg/kg (Koljonen 1992). Oulun taajama-alueen pitoisuudet olivat pääsääntöisesti tätä pitoisuutta selvästi pienempiä. Aineiston vanadiinipitoisuuden mediaani on 16 mg/kg, joka on pienempi kuin PIMA-asetuksessa esitetty Suomen maaperän luontainen pitoisuus 38 mg/kg (VNa 214/2007). Yksittäisten näytteiden pitoisuudet mullassa ja vaihtelevan raekoon täyttömaassa ylittivät kynnysarvon 100 mg/kg, joskus jopa ohjearvot (kuvat 19 ja 20). Suurimmat pitoisuudet mitattiin nurmikon alta otetuista näytteistä. Satunnaisten tavanomaista suurempien vanadiinipitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa. Kuva 19. Oulun taajama-alueen pintamaan (0-10 cm) vanadiinipitoisuudet (< 2 mm raekoko, ARliuotus) vuonna 2016 maalajin mukaisesti luokiteltuna. Yhtenäinen vaakaviiva kuvaa PIMA-asetuksen vanadiinin kynnysarvoa 100 mg/kg, katkoviiva alempaa ohjearvoa 150 mg/kg ja piste-katkoviiva ylempää ohjearvoa 250 mg/kg (VNa 214/2007). Näytemäärät: hienorakeinen täyttömaa 21 kpl, täyttömaa, jossa vaihteleva raesuuruus 37 kpl, karkea täyttömaa 3 kpl, multa 125 kpl, savi ja siltti 13 kpl, moreeni 23 kpl, hiekka ja sora 35 kpl, turve 3 kpl.
33 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 30 Kuva 20. Vanadiinipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla, alemman ohjearvon ylitys oranssilla ja ylemmän ohjearvon ylitys punaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
34 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 31 Kupari (Cu) esiintyy luontaisesti pieninä määrinä maa- ja kallioperässä. Runsaasti kuparia tavataan orgaanisesta aineksesta syntyneissä mustaliuskeissa, joita esiintyy Oulussa taajamakartoitusalueen itäpuolella. Maaperässä kuparia esiintyy etenkin kiinnittyneenä savimineraaleihin, orgaaniseen ainekseen sekä rauta-, alumiini- ja mangaanisaostumiin. Suomen moreenin kuparipitoisuuden mediaani on 20 mg/kg (Koljonen 1992), Oulussa mediaanipitoisuus on alle 10 mg/kg (taulukko 6). Oulun taajamageokemian näytteissä kuparipitoisuus korreloi voimakkaasti orgaanisen aineksen määrän (hiilipitoisuus) kanssa, Spearmanin järjestyskorrelaatiokertoimen (ρ) arvo on 0,617. Yhden näytteen pitoisuus ylittää PIMA-asetuksen kynnysarvon (kuva 21). Kromi (Cr) esiintyy kallio- ja maaperässä varsin pysyvissä ja niukkaliukoisissa oksidimineraaleissa ja vähäisessä määrin silikaattimineraaleihin sitoutuneena. Suomessa kromia on käytetty erityisesti ruostumattoman teräksen valmistuksessa sekä mm. nahka- ja kemianteollisuudessa. Suomen luonnossa kromi esiintyy kolmenarvoisena, haitallisempaa kuudenarvoista hapetusmuotoa ei ole tavattu luontaisesti Suomen maaperästä (Reinikainen 2007). Oulun taajamien pintamaan kromipitoisuudet ovat yleensä pienet, mediaaniarvo on 11,2 mg/kg, kun useiden muiden Suomen kaupunkien pintamaassa on keskimäärin mg/kg kromia. Oulun näytteistä muutamissa oli tavanomaista suurempia kromipitoisuuksia, jotka ylittivät PIMA-asetuksen kynnys- tai ohjearvot. Suurimmat pitoisuudet havaittiin multamaasta ja täyttömaasta (kuva 22). Satunnaisten tavanomaista suurempien kromipitoisuuksien alkuperää voisi selvittää lisänäytteenotolla ja tutkimalla tarkemmin alueen maankäytön historiaa. Lyijyä (Pb) esiintyy luontaisesti Suomen kallio- ja maaperässä. Tyypillisesti sitä esiintyy niukkaliukoisena karbonaatti- ja sulfidimineraaleissa sekä vähäisinä määrinä sitoutuneena silikaattimineraaleihin. Lyijyä vapautuu ilmaan mm. hiilivoimaloista sekä metalli- ja kemianteollisuudesta ja paikallisesti se voi olla ongelma mm. ampumaradoilla ja niiden ympäristössä. Ennen lyijyttömän polttoaineen yleistymistä myös liikenteellä oli suuri rooli lyijypäästöjen aiheuttajana. Joissakin taajamageokemiallisissa tutkimuksissa on havaittu, että lyijypitoisuudet ovat nykyisinkin suurempia lähellä vilkasliikenteisiä teitä (esimerkiksi Jarva & Tarvainen 2008). Lyijy kertyy tavallisesti maaperän orgaaniseen pintakerrokseen, saviainekseen tai saostumiin (Fe, Al, Mn) ja sen kulkeutuvuus on yleensä heikkoa. Lyijy on elolliselle luonnolle yksi haitallisimmista metalleista, se kertyy ihmiseen ravintoketjussa ja sen on todettu olevan erittäin myrkyllistä vesieliöille (Koljonen 1992, Reinikainen 2007). Oulun pintamaan keskimääräiset lyijypitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa kuin monissa muissa Suomen kaupungeissa, esimerkiksi Oulun pintamaan lyijypitoisuuden mediaaniarvo oli 4,8 mg/kg ja Kuopion 4,9 mg/kg (Tornivaara ym. 2016). Lyijy sitoutuu voimakkaasti maaperän orgaaniseen ainekseen, Oulunkin aineistossa lyijypitoisuudella on positiivinen korrelaation maaperän hiilipitoisuuden kanssa (ρ = 0,454). Suurimmat yksittäiset lyijypitoisuudet havaittiin täyttömaasta, jossa on vaihteleva raekoko (kuva 23).
35 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 32 Kuva 21. Kuparipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
36 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 33 Kuva 22. Kromipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla ja ylemmän ohjearvon ylitys punaisella symbolilla. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
37 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 34 Kuva 23. Lyijypitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperässä vuonna 2016 (pintamaanäyte 0-10 cm, < 2 mm raesuuruus, AR-liuotus). Kynnysarvon ylitys on merkitty keltaisella symbolilla ja alemman ohjearvon ylitys oranssilla symbolilla. Näytteitä yhteensä 260 kpl. Pohjakartta Maanmittauslaitos ja Hallinnon tietotekniikkakeskus.
38 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 35 Taulukoissa 7 ja 8 on verrattu Oulun taajama-alueen maaperän pintamaan PIMA-asetuksen alkuaineita maalajeittain. Kustakin maalajista pitäisi olla vähintään 30 näytettä, jotta suurimmat suosittelut taustapitoisuudet voitaisiin laskea maalajeittain. Joistakin maalajeista on vain muutamia näytteitä, joten taulukoiden 7 ja 8 mediaanipitoisuudet ovat vain suuntaa-antavia. Taulukosta havaitaan, että erilaisten täyttömaiden ja multamaan keskimääräiset antimoni-, elohopea-, kadmium-, koboltti-, kupari-, nikkeli-, lyijy- ja sinkkipitoisuudet ovat suurempia kuin luonnonmaiden keskimääräiset pitoisuudet. Taulukko 7. Antimonin, arseenin, elohopean, kadmiumin, koboltin ja kromin mediaanipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperän pintamaassa (0-10 cm) maalajeittain. Taulukossa on esitetty myös koko aineiston mediaani- ja maksimiarvot sekä laskennalliset SSTP-arvot. Tulosten vertailuarvoiksi on koottu moreenin taustapitoisuudet Suomessa, PIMA-asetuksessa esitetty maaperän luontainen pitoisuus sekä PIMA-asetuksen kynnysarvot (Koljonen 1992, VNa 2014/2007). Näytepisteitä oli yhteensä 260 kappaletta, tarkempi näytepisteiden jakauma eri maalajeihin on esitetty suluissa maalajin nimen jälkeen. Maalaji: Antimoni Arseeni Elohopea Kadmium Koboltti Kromi mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mediaani mediaani mediaani mediaani mediaani mediaani Hiekka ja sora (35 näytettä) 0,03 0,67 0,003 0,01 <1 5,7 Moreeni (23) 0,05 0,90 0,012 0,02 <1 7,1 Savi ja siltti (13) 0,05 0,93 0,010 0,02 1,66 10 Täyttömaat: Karkea täyttö (3) 0,20 5,0 0,104 0,10 9,07 11 Vaihteleva raesuuruus (37) 0,14 1,82 0,021 0,06 2,84 14 Hienorakeinen täyttö (21) 0,06 0,97 0,037 0,03 1,59 9 Multa (125) 0,13 1,43 0,059 0,07 2,22 14 Koko aineisto (260) 0,10 1,27 0,031 0,05 1,92 11 Maksimiarvo 1,98 34,5 13,4 0, Luontainen pitoisuus 1 (med) 0,02 1 0,005 0, SSTP-arvo 0,35 3,18 0,23 0,12 4,7 29 Kynnysarvo (VNa 214/2007) 2 5 0, Moreenin hienoaineksen luontaisen pitoisuuden mediaani. Lähde: PIMA-asetus (VNa 214/2007)
39 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 36 Taulukko 8. Kuparin, lyijyn, nikkelin, sinkin ja vanadiinin mediaanipitoisuudet Oulun taajama-alueen maaperän pintamaassa (0-10 cm) maalajeittain. Taulukossa on esitetty myös koko aineiston mediaani- ja maksimiarvot sekä laskennalliset SSTP-arvot. Tulosten vertailuarvoiksi on koottu moreenin taustapitoisuudet Suomessa, PIMA-asetuksessa esitetty maaperän luontainen pitoisuus sekä PIMA-asetuksen kynnysarvot (Koljonen 1992, VNa 2014/2007). Näytepisteitä oli yhteensä 260 kappaletta, tarkempi näytepisteiden jakauma eri maalajeihin on esitetty suluissa maalajin nimen jälkeen. Maalaji: Kupari Lyijy Nikkeli Sinkki Vanadiini mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mediaani mediaani mediaani mediaani mediaani Hiekka ja sora (35 näytettä) 2,02 1,90 2,3 6,2 11,1 Moreeni (23) 1,53 3,90 2,4 6,9 12,0 Savi ja siltti (13) 3,93 2,20 3, ,4 Täyttömaat: Karkea täyttö (3) 26,8 8,50 9, ,9 Vaihteleva raesuuruus (37) 11,2 6,80 7, ,0 Hienorakeinen täyttö (21) 5,84 3,70 3, ,6 Multa (125) 11,2 5,80 5, ,3 Koko aineisto (260) 8,52 4,8 4, ,6 Maksimiarvo Luontainen pitoisuus 1 (med) SSTP-arvo 32,4 21, Kynnysarvo (VNa 214/2007) Moreenin hienoaineksen luontaisen pitoisuuden mediaani. Lähde: PIMA-asetus (VNa 214/2007) 5.3 Muut tutkitut alkuaineet Oulun taajamageokemiallisen kartoituksen pintamaanäytteistä analysoitiin PIMA-asetuksessa (VNa 214/2007) määriteltyjen alkuaineiden lisäksi useiden muiden alkuaineiden kuningasvesiliukoiset pitoisuudet. Esimerkiksi vismutille (Bi), molybdeenille (Mo) tai seleenille (Se) ei ole määritelty kynnys- tai ohjearvoja, mutta taulukossa 6 on laskettu suurimmat suositellut taustapitoisuusarvot myös näille alkuaineille. Monipuolinen tieto alkuaineiden taustapitoisuuksista voi olla hyödyllistä paitsi maaperän pilaantumisen ja puhdistustarpeen arvioinnin myös kaivettujen maamassojen sijoittamisratkaisujen kannalta.
40 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Oulun taustapitoisuudet 37 6 JOHTOPÄÄTÖKSET Oulu sijaitsee tunnettujen geokemiallisten arseeni- ja metalliprovinssien ulkopuolella eikä tämän tutkimuksen analyysitulosten perusteella Oulun taajama-alueen maaperässä ollut havaittavissa kohonneita taustapitoisuuksia provinssien määrittävien metallien osalta (As, Co, Cu, Cr, Ni, V, Zn). Oulun taajama-alueen pintamaanäytteiden (0-10 cm) metallipitoisuudet ovat keskimäärin pieniä ja analysoidut alkuainepitoisuudet vastasivat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta hyvin valtakunnallisia maaperän luontaisena pidettäviä pitoisuuksia (Koljonen 1992, VNa 214/2007). Oulun pintamaan keskimääräiset metallipitoisuudet olivat myös pieniä verrattaessa aineiston keskimääräisiä tuloksia GTK:n aiempien taajamakartoitustulosten kanssa (taulukko 9). Taulukko 9. Oulun, Kuopion, Heinolan, Lahden ja Hämeenlinnan kaupunkien taajama-alueiden pintamaanäytteiden mediaanipitoisuudet (< 2mm raekoko, AR-liuotus). Tummennettuna on esitetty PIMA-asetuksen kynnysarvon ylittäneet mediaaniarvot (VNa 214/2007). Näytemäärät: Oulu 260 kpl, Kuopio 117 kpl, Heinola 161 kpl, Lahti 195 kpl ja Hämeenlinna 396 kpl. Lähteinä GTK:n aiemmin julkaisemat taajamakartoitukset (Kuopio, Heinola, Lahti ja Hämeenlinna). Taajama-alueiden pintamaiden (0-10 cm) mediaanit (mg/kg) Oulu Kuopio Heinola Lahti Hämeenlinna Kynnysarvo 1 Antimoni (Sb) <0,2 0,08 <0,1 0,14 0,18 2 Arseeni (As) 1,3 1,5 2,8 3,4 8,9 5 Elohopea (Hg) 0,031 0,014 0,014 0,036 0,043 0,5 Kadmium (Cd) 0,05 0,06 0,07 0,11 0,14 1 Koboltti (Co) 1,9 6,8 5,1 7,1 8,4 20 Kromi (Cr) 11,2 21,7 26,2 29,2 35,6 100 Kupari (Cu) 8,52 20,0 18,2 22,2 27,0 100 Lyijy (Pb) 4,8 4,9 5,1 8,2 12,7 60 Nikkeli (Ni) 4,96 14,4 13,1 14,8 15,8 50 Sinkki (Zn) 19,2 45,9 43,3 66,5 75,9 200 Vanadiini (V) 15,6 32,9 29,4 32,6 45, PIMA-asetus (VNa 214/2007) Oulun taajama-alueiden maaperän pintaosan analysoidut pitoisuudet ovat muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta pienempiä kuin PIMA-asetuksessa annetut kynnysarvot. PIMAasetuksessa esitettyjen mahdollisesti haitallisten alkuaineiden pitoisuudet olivat keskimäärin suurempia täyttömaissa ja multamaassa kuin luonnonmaissa. Yksittäisiä kynnys- ja ohjearvojen ylityksiä havaittiin täytöistä ja multakerroksesta otetuissa näytteissä. Kynnys- tai ohjearvojen ylittäviä alkuaineita olivat arseeni, elohopea, koboltti, kromi, kupari, lyijy ja vanadiini. PIMA-asetuksen kynnys- ja ohjearvojen ylitykset eivät keskittyneet tiettyihin osiin kaupunkia eivätkä kohonneet pitoisuudet korreloineet nykyisen maankäytön kanssa. Kyseiset näytepisteteet eivät todennäköisesti edusta luontaista geologista tai hajakuormituspäästöistä