Rovaniemen taajama-alueiden maaperän taustapitoisuudet

Abstract

Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantumisen ja puhdistustarpeen arvioista (VNa 214/2007) loi pohjan uudenlaiselle geokemialliselle tutkimukselle Suomessa. Asetus määrittää kynnys- ja ohjearvot 52 yhdisteelle, joista 11 on metalleja ja puolimetalleja. Tietoa taajama-alueiden taustapitoisuuksista voidaan hyödyntää pilaantumisen ja puhdistustarpeen arvioimisen lisäksi myös esimerkiksi lainsäädännön valmistelussa, maankäytön suunnittelussa tai ympäristövaikutusten arvioimisprosesseissa.

Tämän tutkielman aiheena oleva Rovaniemen taajama-alueiden geokemiallinen taustapitoisuustutkimus toteutettiin kesien 2013 ja 2014 aikana. Taajama-alueilta otettiin pintamaanäytteitä 0–10 cm syvyydeltä yhteensä sadasta näytepisteestä. Yhdestä pisteestä otettiin kaksi erillistä näytettä eri analyysimenetelmiä varten sekä joka 10. pisteestä rinnakkaisnäyte ja lisäksi 10 pisteestä näyte PAH- ja PCB-analyysiin. Näytepisteet edustivat erilaisia urbaaneja maankäyttömuotoja, kuten koulujen pihoja, puistoja ja liikunta-alueita. Kuivatuista näytteistä analysoitiin laboratoriossa kuningasvesiliukoiset alkuainepitoisuudet alle 2 mm raekoosta monialkuainemenetelmällä (ICP-OES/-MS) sekä rinnakkaisnäytteet kannettavalla XRF-analysaattorilla (pXRF).

Tulosten mukaan PIMA-asetuksen alkuaineiden pitoisuudet ovat Rovaniemen taajamien pintamaassa keskimäärin matalia ja kynnysarvot ylittyivät vain muutaman yksittäisen näytteen kohdalla. Arseenin kynnysarvo ylittyi kolmessa näytepisteessä. Kaupungin eteläosassa sijaitsevan näytepisteen kohdalla kynnysarvo ylittyi sekä koboltin, vanadiinin että kuparin kohdalla. Kuparin osalta ylittyi myös alempi ohjearvo. Lisäksi kyseinen piste sisälsi myös muutaman muun alkuaineen kohdalla huomattavia pitoisuuksia. PAH- ja PCB-yhdisteiden pitoisuudet jäivät analyysimenetelmän määritysrajan alapuolelle kaikissa tutkituissa pisteissä. Lasketut suurimmat suositellut taustapitoisuusarvot jäivät PIMA-asetuksen alkuaineiden osalta selvästi kynnysarvojen alapuolelle.

Lyijyn, antimonin ja kadmiumin pitoisuuksien todettiin olevan hieman korkeampia kaupungin keskustan alueella, jääden kuitenkin selkeästi kynnysarvojen alapuolelle ja ollen keskimäärin matalia. Maankäytön ei muuten todettu vaikuttaneen juurikaan tuloksiin. Suurin osa tutkimuksen pisteistä sijoittui täyttömaiden tai puistomullan alueille, joiden osalta kohonneiden pitoisuuksien tulkinta on hankalaa aineksen alkuperästä johtuvan epätietoisuuden vuoksi. Täyttöaines (puistomulta) voi olla selityksenä kahdelle kohonneelle arseenipitoisuudelle. Kaksi muuta kynnysarvon ylitystä mitattiin luonnonmailta, jolloin syynä on mahdollisesti ihmistoiminnasta aiheutunut pistemäinen hajakuormitus. Antimonin, arseenin, kadmiumin, lyijyn ja sinkin pitoisuuksien havaittiin olevan hieman korkeampia hienorakeisen täyttömaan ja puistomullan alueilla.

pXRF-analyysin tuloksia vertailtiin kuningasvesiliukoisiin pitoisuuksiin. Tulokset osoittivat koboltin, kuparin, lyijyn, vanadiinin ja sinkin korreloivan hyvin laboratorioanalyysin tuloksiin analyysimenetelmän soil-moodilla, joka tämän tutkimuksen perusteella siten soveltuu käytettäväksi vastaavanlaisissa taustapitoisuustutkimuksissa. Näytteiden kuivaamisella ei vaikuttanut olevan suurta merkitystä tutkimustuloksiin.

Tutkimusta voidaan pitää onnistuneena. Pitoisuudet olivat keskimäärin matalia metallien ja yhdisteiden osalta ja tulokset vastasivat hyvin luonnollisia pitoisuuksia sekä vastaavanlaisilla alueilla toteutettuja tutkimuksia. Rovaniemen taajama-alueilla on syytä käyttää PIMA-asetuksen kynnysarvoja esimerkiksi maaperän puhdistustarpeen arvioimisessa. Muiden alkuaineiden osalta voidaan käyttää laskettuja SSTP-arvoja. Tämän tutkimuksen tuloksia voidaan hyödyntää Rovaniemen taajama-alueilla pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioimisprosessien lisäksi esimerkiksi maaperän perustilaselvityksissä tai maankäytön suunnittelussa.

The Government Decree on the Assessment of Soil Contamination and Remediation Needs (214/2007) guides the geochemical baseline mapping in Finland, prescribing soil screening values (the threshold value and the lower and the upper guideline value) for 52 substances, including 11 metals and semimetals, based on health or environmental risks. In addition to the assessment of contamination and remediation needs, the information of the geochemical baselines especially in the urban soils can be used in for example the preparation of legislations, planning the land-use and in environmental impact assessment processes.

This geochemical baseline study was carried out in the summer of 2013 and 2014 in the city of Rovaniemi, Northern Finland. The samples were collected from 100 data points in upper soil, approximately 0–10 cm in depth. Two samples were taken from each data point for different methods of analysis, and ten samples were taken for PAH and PCB analysis. The sampling points were located in the areas of different urban land use, such as parks, schoolyards and the sides of paved paths. The samples were dried, sieved into < 2 mm fractions and then analysed using multielemental analysis package (ICP-OES/-MS) after aqua regia digestion. The parallel samples were analysed with a portable XRF analyser (pXRF).

According to the results, almost all concentrations of elements included in the Decree were below the recommended values. Only a few exceptions were observed, such as arsenic in three data points and cobalt, copper and vanadium in a single data point in the southern part of town. The concentration of copper was also above the lower guideline value. In the same sampling point, soil also contained exceptionally high concentrations of other elements. PAH and PCB concentrations were below the detection limits in all ten samples.

Concentrations of lead, cadmium and antimony were slightly greater near the centre of the city and close to major roads, mostly caused by the normal long term strain of traffic and construction. All the concentrations were nonetheless well below recommended values. Land use did not affect the results in any meaningful way. Most of the data points, as well as the two of the data points where the recommended values were exceeded, were located in a man-made fill, which complicates their interpretation, as their origin is hard to track. The filling could explain two of the elevated arsenic concentrations. The other two data points where values were exceeded were located in natural soil, where the reason for the elevated concentrations is possibly a local contaminator. Concentrations of antimony, arsenic, cadmium, lead and zinc were a bit higher in fine grained fill and organic soil.

The results of pXRF analysis were compared to aqua regia digestion based concentrations. The results indicate a correlation in the results for cobalt, copper, lead, vanadium and zinc with the soil-mode of the analysis method, which is thus suited for the use in similar studies. Drying the samples did not have a significance in results.

The study can be kept succesful. The concentrations were low for metals and compounds and the results correlated well with natural concentrations and studys conducted in similar areas. The values given in the Decree should be used when for example assessing the need for soil remediation in Rovaniemi urban area. For elements not defined in the Decree, the calculated highest recommended values can be used. The results of this study can also be used in, for example, reviews of the enviromental baselines or planning the land-use in the Rovaniemi urban area.