Pöly

Tämä sivu on ensyklopedia-artikkeli. Sivutunniste: Op_fi3520
Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi3520}}

PÖLYYN LIITTYVÄ TERVEYSRISKINARVIO

Tässä kuvataan, miten kaivostoimintaan liittyvän hengitetyn pölyn (pöly, hiukkaset hengitysilmassa) mahdollista terveyshaittaa voidaan arvioida kaivosalueen ympäristön väestölle.

Pöly ulkoilmassa

Pölyllä tarkoitetaan ilmassa hiukkasmuodossa olevaa ainesta. Kaivoksiin liittyvä pöly on jaoteltu tyypillisesti seuraaviin fraktioihin:

• TSP (kokonaisleijuma)
• PM₁₀
• PM_2.5

Termejä ”pöly” ja ”hiukkaset” on käytetty yleisellä tasolla kaivosympäristöön liittyen jossakin määrin korvaamaan toisiaan, hiukkaskoon mukaan.

Hengitettävillä hiukkasilla tarkoitetaan hiukkasfraktiota PM₁₀ ja pienhiukkasilla fraktiota PM_2.5 (mm. suomalainen hiukkasiin liittyvä lainsäädäntö ja Ilmanlaatuportaali). Tätä termistöä ja jakoa käytetään MINERA-tekstissä ja suositellaan noudatettavaksi vastaavassa riskinarviossa. Arvioitava hiukkasfraktio on osoitettava aina spesifisesti.

Varsinaiseen kaivostoimintaan liittyen PM_2.5 pienempiä hiukkasfraktioita ei ole tässä arviossa eritelty (esimerkiksi ultrapienet hiukkaset, < 0.1 µm), koska kaivosten mineraalipöly on pääasiassa kokoluokaltaan suurempaa kuin PM_2.5, ja ultrapienistä hiukkasista ei yleensä ole pitoisuustietoa. PM_2.5 sisältää kaikki hiukkaskokoa 2.5 µm pienemmät hiukkaset.

Ilmassa olevaa pölyä päätyy laskeumana ympäristön maaperään ja vesistöön. Maaperään päätyvän pölyn aiheuttamaa päästökuormaa ja siihen liittyvää haittaa ja terveysriskiä arvioidaan kohdassa Maaperä/Pintamaat. Pintaveteen ilmasta päätyvää pölypäästöä käsitellään ja arvioidaan kohdassa Pintavedet.

Koska pölyyn liittyvä arvio joudutaan tekemään erilaisen tiedon pohjalta kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa kuin tietoa on käytettävissä toimivasta kaivoksesta, arvio on jaettu:

A. Hengitetyn pölyn terveysriskinarvio kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa

B. Hengitetyn pölyn terveysriskinarvio toimivan kaivoksen ympäristössä

A. Hengitetyn pölyn terveysriskinarvio kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa

Kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa kaivoksen tuottamat pölypäästöt ympäristöön joudutaan arvioimaan, koska mitattua tietoa kohteen pölypitoisuuksista ilmassa ei vielä ole.

Varsinainen kaivostoiminta (malmin käsittely) tuottaa pääasiassa isokokoisia hiukkasia ilmaan, kooltaan yli 10 µm ja PM₁₀-fraktiota. PM₁₀ sisältää myös pienemmät hiukkaskokofraktiot (mm. PM_2.5). Polttoperäiset prosessit ja pakokaasupäästöt tuottavat PM_2.5 ja sitä pienempiä hiukkasia.

Kaivosympäristön hengitettävien hiukkasten terveysriskinarvio tehdään ensi sijassa PM₁₀-tiedon perusteella. Riskinarviota täydennetään kaivosympäristön PM_2.5 tietojen perusteella, koska se kuvastaa spesifisemmin pienempien hiukkasten osuutta ja muita mahdollisia päästöjä (mm. pakokaasupäästöt, energian tuottoon liittyvät ja muut polttoprosessit).

Tulevien arvioiden pohjaksi on oleellista muodostaa käsitys kaivosympäristön ilman hiukkasten yleisestä taustapitoisuustasosta ja hiukkasten kemiallisesta koostumuksesta, jotta mahdollisten muutosten merkitys hiukkaspitoisuuksissa voidaan myöhemmin arvioida.

Menettely arviossa voisi olla seuraava:

Perustilaselvitys ennen kaivostoiminnan aloittamista

• Kuvaa kaivosalueen ja sen lähiympäristön hiukkasten (ainakin PM₁₀, PM_2.5) taustapitoisuudet ilmassa ja hiukkasten kemiallinen koostumus ennen kaivostoiminnan aloittamista.

Tieto voidaan hankkia mittaamalla (pölyleijuma) osana kaivosalueen perustilaselvitystä (suositus) tai käyttää olemassa olevaa muuta mittaustietoa, jos mittaustulosten katsotaan edustavan kaivosalueen taustapitoisuutta.

Ilmanlaatua monitoroidaan jatkuvasti eri mittausasemilla Suomessa (Ilmanlaatuportaali, ilmanlaatu.fi), ja niistä kertyy myös takautuvaa tietoa ilman laadusta Ilmanlaatuportaaliin. . Hiukkasten taustapitoisuuksista ulkoilmassa Suomessa on lisää kohdassa Perustelut ja taustatietoa.

Hiukkasten kemiallisena koostumuksena tulisi analysoida:

• epäorgaaniset aineet (vesiliukoiset ionit ja alkuaineet, metallit)
• orgaanisen aineksen osuus ja endotoksiini
• PAH-aineet
• harkinnan mukaan muita orgaanisia aineita

Esimerkki kattavasta PM₁₀-hiukkasfraktion kemiallisen koostumuksen analyysistä on julkaisussa Salonen, R.O. et al. (2004).

Siinä on määritetty PM₁₀-fraktiosta seuraavat epäorgaaniset aineet: (Salonen, R.O. et al. 2004)

Taulukko. Esimerkki PM₁₀-fraktiosta määritettävistä epäorgaanisista aineista (vesiliukoiset ionit, alkuaineet).

Ioni tai alkuaine

Kloridi (Cl)

Nitraatti (NO2)

Sulfaatti (SO2)

Natrium (Na)

Ammonium (NH4+)

Kalium (K)

Magnesium (Mg)

Kalsium (Ca)

Alumiini (Al)

Kadmium (Cd)

Kromi (Cr)

Kupari (Cu)

Mangaani (Mn)

Nikkeli (Ni)

Lyijy (Pb)

Vanadiini (V)

Arseeni (As)

Rauta (Fe)

Sinkki (Zn)

Saman julkaisun taulukossa 4 (Salonen, R.O. et al. 2004) on lista PAH-aineista, jotka PM₁₀-fraktiosta on määritetty. PAH-aineista on tärkeä määrittää bentso(a)pyreeni, koska sitä käytetään altistumisen indikaattorina karsinogeenisille PAH-aineille ja käytetään syöpäriskin arviointiin. Julkaisun tulokset (Salonen, R.O. et al. 2004) kertovat, mitä PAH-aineita ja millaisia pitoisuuksia Helsingin kaupunkipölyssä on todettu talvella ja keväällä v. 1999.

Valtioneuvoston asetuksessa ilman laadusta (38/2011) ulkoilman PM_2.5-fraktiosta edellytetään mitattavaksi seuraavat aineet ja yhdisteet:

Taulukko. Aineet ja yhdisteet, jotka on suositeltu mitattavaksi kuvaamaan PM_2.5-hiukkasten kemiallista koostumusta Asetuksessa ilmanlaadusta (38/2011). .

Aine tai yhdiste

SO4 2-

Na+

NH4 +

Ca2+

NO3 -

K+

Cl-

Mg2+

Alkuainemuodossa oleva hiili (EC)

Orgaaninen hiili (OC)

Näiden lisäksi tulisi mitata PM_2.5-hiukkasten

• metallipitoisuudet
• PAH-yhdisteet
• mahdolliset muut orgaaniset aineet, joilla arvioidaan olevan merkitystä kyseisessä kaivoskohteessa

Tietoa kohdekohtaisista taustapitoisuuksista käytetään vertailukohtana arvioitaessa myöhemmin kaivostoiminnan vaikutusta kaivosympäristön ilman hiukkaspitoisuuksiin.

Jos jo mahdollista, mitataan myös kaivosympäristön pölylaskeuma ja sen kemiallinen koostumus, taustatiedoksi kaivostoiminnan aikaisten muutosten toteamiseksi.

Arvio kaivostoiminnan vaikutuksista

• Kuvaa prosessit, jotka tuottavat pölypäästöjä/hiukkaspäästöjä kyseisellä kaivosalueella.

Kuvauksessa on huomioitava ainakin

• varsinainen mineraalien käsittely
• ajoneuvoliikenne (tiepöly, pakokaasupäästöt; koskee kaikkea liikennettä, myös pitkän matkan kuljetuksia)
• kaivoksen mahdollisen energiatuotannon hiukkaspäästöt

• Nimeä prosessit, jotka valitaan riskinarvioon pölyä kaivosalueen ympäristöön tuottaviksi prosesseiksi.

Prosessit, joista ei oletettavasti synny (merkittävää) pölypäästöä (osoitettava päästölaskelmalla/arviolla), voidaan jättää kvantitatiivisen jatkoarvioinnin ulkopuolelle.

• Esitä arvio kunkin prosessin pöly/hiukkasemissio (hiukkaskokojakauma, syntyvien eri hiukkasfraktioiden hiukkasten määrä/aikayksikkö; g/päivä tai vastaava kvantitatiivinen suure, joka kuvastaa päästön suuruutta, ja voidaan käyttää leviämisen mallittamiseen ja arviointiin)

Yksittäisten hiukkasia tuottavien prosessien hiukkasmissioille on laskentakaavoja tämän MINERA-mallin prosessien kuvaus- ja päästöosioissa, siltä osin kuin niitä on malliin sisällytetty.

Hiukkasemissiot on tarpeen esittää päästölähteittäin, jotta niiden osuus tiedetään hiukkasten kokonaispäästössä kaivosalueelta. Erittely auttaa suunnitteluvaiheessa myös kun valitaan eri toteutusvaihtoehtojen välillä ja myöhemmin, kun arvioidaan yksittäisen päästön vaikutusta kokonaispäästöön prosessin mahdollisesti muuttuessa (toimivassa kaivoksessa).

Emissioiden arvioinnissa on tärkeää huomioida päästölähdekohtaisesti vuodenaika, koska päästöjä syntyy. Esimerkiksi tiet eivät pölise talvella ja teiden ollessa märkiä.

• Esitä arvio eri hiukkasfraktioiden kemiallisesta koostumuksesta kaivostoiminnan aikana (erityisesti kaivostoiminnan mahdollisesti aiheuttama muutos).

Louhittavan malmin/aineksen mineraalit ja kemiallinen koostumus on suunnitteluvaiheessa tiedossa. Malmin käsittelystä syntyvän pölyn kemiallisen koostumuksen voi olettaa vastaavan koostumukseltaan pääpiirteittään kyseistä materiaalia. (Kauppila, P.P., et al. (eds.) 2011) Arviossa on syytä nostaa esille ne alkuaineet/metallit, joiden pitoisuus malmissa on tavanomaista suurempi.

• Esitä arvio eri hiukkasfraktioiden kokonaispitoisuuksista ilmassa kaivoksen ympäristössä (TSP, PM₁₀, PM_2.5; µg/m³).

Mallitus emissioista on ensisijainen vaihtoehto. Ellei se ole mahdollista, arvio muulla, kuvatulla perusteella.

Kokonaispitoisuustietoon yhdistetään päästötiedot eri päästölähteistä/prosesseista.

Arvio esitetään todennäköisesti yleisimmin vallitsevan tilanteen mukaan (hiukkasten kokonaispäästön päästölähteiksi valitaan yleensä samaan aikaan vaikuttavat prosessit) ja realistiselle worst case-päästötilanteelle (eniten päästöjä tuottava tilanne: mukana kaikki mahdolliset päästölähteet, vaikuttamassa samaan aikaan).

Ulkoilman hiukkaspitoisuuden ennustamiseen ja hiukkasten leviämisen mallittamiseen käytettyjä malleja on kuvattu mm. lähteessä Ilmanlaadun Arviointi Suomessa. Pienhiukkaspitoisuudet (PM_2.5). (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011) Valittu/valitut malli(t) on kuvattava riittävällä tarkkuudella, jotta sen soveltuvuus kyseiseen kaivosympäristöön voidaan arvioida.

Mikäli kohdekohtainen mallitus ei ole mahdollista (lähtötieto ei ole riittävää/perustellun luotettavaa), asiaa on arvioitava esimerkiksi muiden vastaavien (kaivos)ympäristöjen tietojen perusteella. Vertaaminen vastaavaan toimivaan kaivokseen on muutenkin suotavaa, kun/jos se selventää arviota.

• Esitä arvio eri hiukkasfraktioiden kokonaispitoisuuden leviämisalueesta kaivosympäristössä (pitoisuusvyöhykkeet), mallituksen perusteella (ensisijainen vaihtoehto) tai muulla kuvatulla perusteella: TSP, PM₁₀ ja PM_2.5.

Tässä on oleellista kuvata kunkin hiukkasfraktion leviäminen ja pitoisuudet suhteessa asutukseen kaivosympäristössä: Mikä väestö altistuu potentiaalisesti poikkeuksellisille hiukkaspitoisuuksille (asumukset, altistuvan väestön lukumäärä ja ominaisuudet).

Tieto leviämisalueesta tarvitaan myös ekotoksikologiseen riskinarvioon. Tarvitaan tietää vyöhykkeet kaivosalueen ympäristössä, johon syntyy ilmasta kaivoksesta aiheutuvaa pöly/hiukkaslaskeumaa.

Terveysriskin arvio

Terveysriski arvioidaan ensisijassa ilman hiukkaspitoisuuden perusteella (hiukkasten haitallisuus hiukkasina). Hiukkasten sisältämien kemiallisten aineiden aiheuttama haitta hangitysteitse tulisi arvioida erikseen kun hiukkasten kemiallinen koostumus tiedetään.

1. Hiukkasten aiheuttama terveysriski hengitettyinä (hiukkasten haitallisuus hiukkasina)

2. Hiukkasten sisältämän kemiallisen komponentin haitallisuus hengitysteitse saatuna

1. Hiukkasten aiheuttama terveysriski hengitettyinä (hiukkasten haitallisuus hiukkasina)

Hiukkasten terveyshaitat arvioidaan tässä hiukkaskoon perusteella. Terveysriskin arvio tehdään kullekin hiukkasfraktiolle erikseen TSP, PM₁₀, PM_2.5.

• Esitä arvio, miten kaivostoiminta vaikuttaa ulkoilman hiukkaspitoisuuksiin. Vertailukohtana on valittu hiukkasten taustapitoisuus.

• Vertaa (LINKKI RISKIN KUVAUKSEEN) arviointiin valittua hiukkaspitoisuutta ulkoilman terveysperusteiseen enimmäispitoisuusohjearvoon (raja-arvo tai muu ohjearvo; ylitys/alitus; turvamarginaalit). Hiukkaspitoisuuksien raja- ja ohjearvoja on kohdassa Perustelut ja taustatietoa.

Vertailu ohjearvoon kuvastaa, kuinka potentiaalinen terveysriski kyseisiin hiukkasiin kaivoksen ympäristössä liittyy. Ohjearvon ylitys merkitsee, että riski on väestötasolla merkittävästi koholla.

Raja/ohjearvoja on annettu pitkäaikaisaltistumiselle (vuosikeskiarvot) ja lyhytaikaisaltistumiselle (vuorokausiarvot). Koska altistuminen hiukkasille on säännöllistä ja pitkäaikaista, terveysriskin arviossa pitkäaikaisaltistumista kuvaavat hiukkastasot ja niitä vastaavat viitearvot ovat ensisijainen vertailukohta.

Vuorokausiarvot sopivat lyhytaikaisten pitoisuuspiikkien ja huippupitoisuuksien arviointiin. Ne kuvastavat välittömiä akuutteja terveysriskejä.

Koska WHO:n ohjearvot on asetettu terveysperusteisesti, ne ovat ensisijainen vertailukohta terveysriskin raja-arvoarviointiin.

Suomen lakisääteiset raja- ja ohjearvot pohjautuvat myös terveysriskiin, mutta ne ovat hallinnollisia arvoja terveydensuojeluun. Vertailu niihin kertoo, täytetäänkö lainsäädännölliset normit. Tämä vertailu on tarpeen myös tehdä.

• Pienhiukkasten (PM_2.5) pitoisuuden perusteella (ilmassa) voidaan laskea ennusteet seuraavien terveysriskien suuruudesta väestötasolla: (Hänninen, O., et al. 2010) (Pekkanen, J., et al. 2010)

• Kuolleisuus sydän- ja verisuonisairauksiin
• Kuolleisuus syöpään
• Krooninen bronkiitti
• Vakavat oirepäivät

Arviossa on huomioitava altistuvan väestön etäisyys kaivoksesta (asuntoalueet ja taajamat). Tautitapausten määrä väestössä on perusteltua laskea kaivoskohtaisesti, kun potentiaalisesti altistuva ihmismäärä on riittävän suuri. Väestö/alue, jolle riski lasketaan on tarpeen arviossa kuvata.

Riskin suuruutta tulisi arvioida simulaatiolaskelmilla eri hiukkaspitoisuuksilla ilmassa? Arviossa tulisi esittää riski ainakin todennäköisesti vallitsevilla pitoisuuksilla ja realistisilla worst case-pitoisuuksilla.

Laskennallinen riski kuvastaa riskiä yleisellä, väestötasolla. Arviosta ei voi päätellä kaivosalueen vieressä asuvan yksittäisen ihmisen tarkkaa riskiä.

2. Hiukkasten sisältämän kemiallisen komponentin haitallisuus hengitysteitse saatuna

• Arvioi hiukkasten kemiallisen koostumuksen vaikutus niiden haitallisuudelle.

Arvioitavia kysymyksiä mm. ovat:

• Ovatko hiukkaset kemiallisen koostumuksen perusteella todennäköisesti tavanomaista haitallisempia (sisältävät esimerkiksi poikkeuksellisen paljon tiettyjä metalleja)?

• Mihin yksittäisiin komponentteihin (aineisiin) hiukkasissa on syytä kiinnittää ainekohtaista huomiota riskinarviossa?

• Lisääkö aine hiukkasissa merkittävästi sen kokonaissaantia/altistumista elimistöön?

Myös yksittäiseen aineeseen liittyvää terveysriskiä (esimerkiksi syöpäriski hengitettynä) on mahdollista simuloida MINERA-mallilla eri pitoisuuksilla riskin suuruuden arvioimiseksi.

Arviossa on huomattava, että aineen pitoisuus edustaa pitoisuutta hiukkasissa. Aineen biosaatavuus (liukenematon/vesiliukoinen) hiukkasista elimistöön vaikuttaa aineen systeemiseen toksisuuteen ja biosaatavuuden merkitys toksisuudelle on arvioitava tarvittaessa erikseen.

B. Hengitetyn pölyn terveysriskinarvio toimivan kaivoksen ympäristössä

Toimivan kaivoksen ympäristön ulkoilman pöly/hiukkaspaitoisuuksista tulisi olla kohdekohtaista mittaustietoa

• pölyleijumasta (pitoisuudet ilmassa) ja/tai
• pölylaskeumasta
• hiukkasten kemiallisesta koostumuksesta.

Kaivosympäristön ilmasta mitatut hiukkaspitoisuudet (pölyleijuma, fraktioituna hiukkasten kokoluokkiin) on paras tieto riskinarvion toteuttamiseen, koska ne suoraan kuvastavat hengitettävää ulkoilmaa.

Pitoisuus ilmassa kuvastaa hiukkasten kokonaispitoisuutta:

• taustapitoisuutta ilmassa
• kaivoksen kaikkien lähteiden päästöjä
• mahdollisista muista lähteistä tulevaa päästöä

Se kuvastaa tilannetta kaivosympäristössä mittaushetkellä, mittauspisteessä.

Mallittamista on syytä lisäksi käyttää, jos mallittamalla saadaan relevanttia tietoa ihmisten altistumisesta hiukkasille. Hiukkasten ympäristöön leviämisen esittämiseen (PM₁₀, PM_2.5) suositellaan mallitusta.

Pölylaskeumasta saadaan tietoa ilmassa esiintyvistä hiukkasmääristä kokonaismassatasolla. Pölylaskeuma soveltuu parhaiten

• ongelma-aineiden tunnistamiseen
• muutosten seurantaan kokonaislaskeumassa ja sen kemiallisessa koostumuksessa.

Hiukkasiin liittyvän terveysriskinarvion yleisperiaatteet ovat samat kuin kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa. Terveysrikinarviossa eteneminen voidaan paremmin porrastaa todellisen tiedon perusteella toimivasta kaivosympäristöstä.

1. Hiukkasten aiheuttama terveysriski hengitettyinä (hiukkasten haitallisuus hiukkasina)

Hiukkasten terveyshaitat arvioidaan hiukkaskoon perusteella, kullekin valitulle hiukkaskokofraktiolle erikseen.

Riskinarviossa on syytä edetä todettujen hiukkaspitoisuuksien, niille altistumisen ja todetun riskin perusteella niin pitkälle/yksityiskohtaiseksi kuin on mahdollista ja tarpeen riskin kuvaamiseksi.

• Vertaa todettuja kaivosalueen ympäristön ulkoilman hiukkaspitoisuuksia ennen kaivostoiminnan aloittamista todettuihin (tausta)pitoisuuksiin.

Jos hiukkaspitoisuudet ovat suuremmat, kaivoksen osuus pitoisuuden kohoamiseen on syytä selvittää ja hiukkasiin liittyvä riski uudelleen arvioida. Ellei suunnitteluvaiheen arviota ole tehty, arvio on tässä vaiheessa tarpeen tehdä suunnitteluvaiheen periaatteiden mukaan.

• Vertaa hiukkaspitoisuutta ulkoilman terveysperusteiseen enimmäispitoisuusraja-arvoon (Ylitys/alitus; turvamarginaalit).

Koska altistuminen hiukkasille on säännöllistä ja pitkäaikaista, terveysriskin arviossa pitkäaikaisaltistumista kuvaavat hiukkastasot ja niitä vastaavat viitearvot ovat ensisijainen vertailukohta.

Vuorokausiarvot sopivat lyhytaikaisten pitoisuuspiikkien ja huippupitoisuuksien arviointiin. Ne kuvastavat välittömiä akuutteja terveysriskejä.

Koska WHO:n ohjearvot on asetettu terveysperusteisesti, ne ovat ensisijainen vertailukohta terveysriskin raja-arvoarviointiin.

Vertailu ohjearvoon kuvastaa, kuinka potentiaalinen terveysriski kyseisiin hiukkasiin kaivoksen ympäristössä liittyy. Ohjearvon ylitys merkitsee, että riski on väestötasolla merkittävästi koholla.

Suomen lakisääteiset raja- ja ohjearvot pohjautuvat myös terveysriskiin, mutta ne ovat hallinnollisia arvoja terveydensuojeluun. Vertailu niihin kertoo, täytetäänkö lainsäädännölliset normit. Tämä vertailu on tarpeen myös tehdä.

• Pienhiukkasten (PM_2.5) pitoisuuden perusteella (ilmassa) voidaan laskea ennusteet seuraavien terveysriskien suuruudesta väestötasolla: (Hänninen, O., et al. 2010) (Pekkanen, J., et al. 2010)

• Kuolleisuus sydän- ja verisuonisairauksiin
• Kuolleisuus syöpään
• Krooninen bronkiitti
• Vakavat oirepäivät

Arviossa on huomioitava altistuvan väestön etäisyys kaivoksesta (asuntoalueet ja taajamat). Tautitapausten määrä väestössä on perusteltua laskea kaivoskohtaisesti, kun potentiaalisesti altistuva ihmismäärä on riittävän suuri. Väestö/alue, jolle riski lasketaan on tarpeen arviossa kuvata.

Riskin suuruutta tulisi arvioida todennäköisesti vallitsevilla pitoisuuksilla ja realistisilla worst case-pitoisuuksilla.

Laskennallinen riski kuvastaa riskiä yleisellä, väestötasolla. Arviosta ei voi päätellä kaivosalueen vieressä asuvan yksittäisen ihmisen tarkkaa riskiä.

2. Hiukkasten sisältämän kemiallisen komponentin haitallisuus hengitysteitse saatuna

Kaivosympäristöstä kerättävien hiukkasnäytteiden kemiallinen koostumus tulee selvittää ja analysoida kerätyistä pölynäytteistä (pitoisuudet hiukkasmassassa; ng/g, µg/g tms.).

Esimerkki pölyleijuman PM₁₀-fraktiosta määritettävistä komponenteista ja suositus PM_2.5 n määritettävästä koostumuksesta on edellä olevissa taulukoissa.

Pölylaskeumasta (joka kuvastaa kaikkia pölyfraktioita) suositellaan määritettäväksi ainakin seuraavat parametrit.

Taulukko. Pölylaskeumasta määritettäviä parametreja.

Parametri

Kiintoaines (epäorgaaninen + orgaaninen)

Epäorgaaninen kiintoaines

Kiintoaineen hehkutushäviö

pH

Sähkönjohtavuus

Kaivoskohteen kannalta relevantit metallit

Kiintoaineksen ja epäorgaanisen kiintoaineksen erotuksesta lasketaan orgaaninen kiintoaines.

Pölylaskeuman seurannasta ja sen sisällöstä on päätetty kaivoksen toimintaan liittyvässä seurantaohjelmassa.

• Arvioi hiukkasten kemiallisen koostumuksen vaikutus niiden haitallisuudelle.

Poikkeavatko hiukkaset kemiallisen koostumuksen perusteella tavanomaisista vastaavan kokoluokan ulkoilman hiukkasista ja miltä osin.

• Nimeä poikkeavat aineet:

Aine, jonka pitoisuus hiukkasissa on tavanomaista suurempi (esimerkiksi metallit) ja/tai pölylaskeuma osoittaa aineen poikkeuksellista laskeumaa.

Ainekohtaiseen riskinarvioon on syytä sisällyttää ainakin ne metallit, joita kaivoksesta louhitaan (jos kyseessä on metallikaivos). Niihin liittyvä todellinen terveysriski hengitettynä on syytä tietää.

• Arvioi nimettyihin aineisiin liittyvä terveysriski (soveltuvasti) MINERA-mallilla:

• pelkkä hengitysteihin kohdistuva riski (hengitysteiden altistuminen, paikallinen vaikutus hengitysteissä)
• lisäys aineen kokonaissaantiin elimistöön, kokonaisannoksen aiheuttama riski
• syöpäriski (jos aine on karsinogeeninen)

Pöly/kiintoaineslaskeumalle ei ole terveysperusteisia raja- tai ohjearvoja. Laskeuman koostumusta ja siitä määritettyjä parametreja tulisi verrata vertailutietoon muista ympäristöistä (yleinen taustalaskeuma Suomessa, muut kaivokset, metallirikastamoympäristöt, esim. Harjavalta, Raahe) käsityksen saamiseksi, miten laskeuma suhtautuu laskeumaan muissa ympäristöissä.

Taustatietoa

Hiukkasista

Hiukkaset jaetaan primaarihiukkasiin (esim. PM₁₀) ja sekundaarihiukkasiin. (WHO 2006)

Primaarihiukkaset syntyvät mekaanisesti. Sekundaarihiukkaset muodostuvat ilmassa, esimerkiksi kaasuista (rikkidioksidi, typpidioksidi, ammoniakki, VOC) ja muuntuvat ilmassa kemiallisesti ja kooltaan helposti. PM_2.5:ssa on paljon sekundaarihiukkasia ja ultrapienet hiukkaset (< 0.1 µm) ovat niitä pääosin.

PM₁₀ hiukkasissa on tyypillisesti: (WHO 2006)

• geologista alkuperää olevaa pölyä
• katupölyä
• yleensä maaperästä irtoavaa pölyä
• myös orgaanista ainesta (esimerkiksi siitepölyä ja mikrobien kappaleita)

Suomessa ulkoilman PM₁₀-pitoisuudet ovat keskimäärin 10-20 µg/m³. (Ilmanlaatuportaali, ilmanlaatu.fi)

Ulkoilman PM₁₀-pitoisuudet ovat Euroopassa keskimäärin tasoa 20 µg/m³, kaupunki-ilmassa tätä korkeampia (isoissa kaupungeissa jopa 40-60 µg/m³) (WHO 2006).

Kaupunki-ilman PM₁₀-fraktiossa tyypillisesti esiintyviä alkuaineita ovat mm. Al, Fe, Mn, Ca ja Mg. (Happo, M.S., et al. 2010)

PM_2.5-fraktiossa on tyypillisesti runsaasti sulfaattia (SO₄ ^2-) ja ammoniumioneja (NH₄ ⁺), mutta myös metalleja ja muita alkuaineita, samaa pitoisuustasoa kuin PM_10-2.5-fraktiossa. (Happo, M.S., et al. 2010)

Nikkeliä (Ni) ja vanadiinia (V) on tyypillisesti erityisesti alle 1 μm kokoisissa hiukkasissa, öljyn poltosta peräisin. (Happo, M.S., et al. 2010)

PAH-aineita on erityisesti PM_2.5 ja sitä pienemmissä hiukkasissa (palamis-, polttoprosesit). (Happo, M.S., et al. 2010)

Endotoksiinia on tyypillisesti erityisesti PM₁₀-fraktiossa mutta myös PM_2.5-fraktiossa. (Happo, M.S., et al. 2010)

Kaupunki-ilman pienhiukkaspäästöissä (PM_2.5) alkuaineista: (Vallius, M., et al. 2003)

• Cu, Zn, Mn ja Fe tyypillisesti liittyvät paikallisen liikenteen päästöihin
• Si, Al, Ca, Fe ja Mn maaperään
• S, K, ja Zn kaukokulkeumaan
• Ni ja V raskaan polttoöljyn polttoon
• Na ja Cl meriveden suolaan

Tyypillisiä Helsingin kaupungin ulkoilman eri kokoisten hiukkasfraktioiden alkuainekoostumuksia on kuvattu mm. seuraavissa julkaisuissa: Vallius M. ym. (2003), Salonen R.O. ym. (2004), Pennanen A. ym.( 2007), Happo M.S. ym. (2010).

Kaivosten mineraalipölyssä PM₁₀ hiukkaset on keskeinen fraktio. Kaivospölyn ja -ympäristön terveysriskinarvio on yleensä tehty pääasiassa PM₁₀ perusteella. PM_2.5-fraktiota ei ole kaivosympäristöstä useimmiten mitattu.

Terveysperusteiset viitearvot:

Kaivokselta tuleva mineraalipöly poikkeaa todennäköisesti useimmiten kemialliselta koostumukseltaan muusta ulkoilman pölystä (enemmän epäorgaanista ainesta, enemmän metalleja). Toistaiseksi ei ole tietoa, onko se toksisuudeltaan erilaista kuin esimerkiksi kaupunki-ilman pöly.

Kaivospölylle ei ole erillisiä terveysperusteisia viitearvoja, vaan riskinarviossa käytetään hiukkasten yleisiä viitearvoja ja –tietoja.

Raja-arvot:

Suomessa on lakisääteiset terveysperusteiset raja-arvot ulkoilman hengitettäville hiukkasille (PM₁₀) ja pienhiukkasille (PM_2.5). (Valtioneuvoston asetus ilmanlaadusta. 38 / 2011)

Taulukko. Hiukkasten raja-arvot ulkoilmassa Valtioneuvoston asetus ilmanlaadusta. 38 / 2011

Hiukkasfraktio	Aika	Pitoisuus ilmassa, µg/m3
Hengitettävät hiukkaset (PM10)	Vuorokausi (24 tuntia)	50
	Vuosi	40
Pienhiukkaset (PM2.5)	Vuosi	25

Sen lisäksi pitoisuuksien viitearvoiksion käytettävissä joitakin ohjearvoja.

Ohjearvot:

Suomi:

Suomessa on annettu v. 1996 kansalliset ohjearvot kokonaisleijumalle (TSP) ja hengitettäville hiukkasille (PM₁₀). (Valtioneuvoston päätös ilmanlaadun ohjearvoista ja rikkilaskeuman tavoitearvoista. 480 / 1996)

Ohjearvot ovat tavoitteita, johon ilmanlaadun parantamisessa pyritään. Ohjearvoja on käytetty ympäristöviranomaisten suunnittelun ja päätöksenteon apuvälineenä ilmansuojeluun (Ilmanlaatuportaali, ilmanlaatu.fi), terveydellisten, luontoon sekä viihtyvyyteen kohdistuvien haittojen ehkäiseminen. (Ilmanlaadun ohje- ja raja-arvot. www.ymparisto.fi. 20.4.2012)

Taulukko. Hiukkasmaisten ilman epäpuhtauksien ohjearvot Suomessa. (Valtioneuvoston päätös ilmanlaadun ohjearvoista ja rikkilaskeuman tavoitearvoista. 480 / 1996)

Hiukkasfraktio	Aika	Pitoisuus ilmassa, µg/m3	Tilastollinen määrittely
Kokonaisleijuma (TSP)	Vuorokausi (24 tuntia)	120	Vuoden vuorokausiarvojen 98. prosenttipiste
	Vuosi	50	Vuosikeskiarvo
Hengitettävät hiukkaset (PM10)	Vuorokausi (24 tuntia)	70	Kuukauden toiseksi suurin vrk-arvo

Hengitettäville hiukkasille (PM₁₀) terveysriskin arviossa tulee käyttää vertailuarvona sen raja-arvoa, koska se perustuu uudempaan arvioon kuin ohjearvo.

TSP:lle ei ole samantasoisia terveysperusteisia viitearvoja kuin on PM₁₀:lle ja PM_2.5:lle. Oheinen TSP:n ohjearvo kuvastaa yleistä ilman pölypitoisuuden tasoa, jota ei tulisi ylittää. TSP:lle ei ole lakisääteistä voimassa olevaa ohjearvoa.

Suomessa on asetettu tavoitearvot ilmassa olevalle arseenille, kadmiumille, nikkelille ja polysyklisille aromaattisille hiilivedyille (PAH), ”jotka on mahdollisuuksien mukaan alitettava määräajassa ja jolla pyritään välttämään haitallisia terveys- ja ympäristövaikutuksia”. (Valtioneuvoston asetus ilmassa olevasta arseenista (As), kadmiumista (Cd), elohopeasta (Hg), nikkelistä (Ni) ja polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä. 164 / 2007) Ohjearvot astuivat voimaan 1.1.2013.

Aineet määritetään hiukkasten PM₁₀-massapitoisuudesta. (Valtioneuvoston asetus ilmassa olevasta arseenista (As), kadmiumista (Cd), elohopeasta (Hg), nikkelistä (Ni) ja polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä. 164 / 2007) PAH-aineiden merkkiaineena käytetään bentso(a)pyreeniä.

Tavoitearvoja voidaan käyttää yhtenä vertailuarvona arvioitaessa näille aineille altistumista ulkoilmassa. Tieto niiden pitoisuuksista saadaan ulkoilman PM₁₀-määrityksistä, hiukkasten kemiallisesta analyysistä.

Taulukko. Arseenin, kadmiumin, nikkelin ja bentso(a)pyreenin tavoitearvot ilmassa. (Valtioneuvoston asetus ilmassa olevasta arseenista (As), kadmiumista (Cd), elohopeasta (Hg), nikkelistä (Ni) ja polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä. 164 / 2007) Kalenterivuoden keskiarvo PM₁₀:n massapitoisuudessa.

Epäpuhtaus	Keskiarvon laskenta-aika	Tavoitearvo (ng/m3)
Arseeni (As)	Kalenterivuosi	6
Kadmium (Cd)	Kalenterivuosi	5
Nikkeli (Ni)	Kalenterivuosi	20
Bentso(a)pyreeni	Kalenterivuosi	1

WHO:

WHO on arvioinut ulkoilman hiukkasten terveyshaittoja toistuvasti. Vuoden 2006 arviossa (WHO 2006) PM_2.5:lle ja PM₁₀:lle on asetettu seuraavat terveysperusteiset enimmäispitoisuusohjearvot.

Taulukko. WHO:n enimmäispitoisuusohjearvot (air quality guidelines) ulkoilman PM_2.5:lle ja PM₁₀:lle. (WHO 2006)

Hiukkasfraktio	Ohjearvo (µg/m3)	Aika	Asetetun arvon peruste
PM2.5	10	Vuosikeskiarvo	Alimmat pitoisuudet, joilla sydän- ja verisuonitautikuolleisuus ja syöpäkuolleisuus ovat lisääntyneet 95 % luottamuksella.
PM10	25	24 tunnin keskiarvo	24 tunnin ja vuosikeskiarvon PM-tasojen suhde

WHO:n ohjearvot on asetettu terveysperusteisesti tasolle, jota suuremmilla hiukkaspitoisuuksilla terveysriskin tiedetään lisääntyvän merkittävästi. (WHO 2006) PM_2.5:lle ja PM₁₀:lle ei ole haitatonta/turvallista pitoisuutta ulkoilmassa (kynnysarvoa), vaan terveysriski on sitä suurempi, mitä suurempi pitoisuus ulkoilmassa on. (WHO 2006)

WHO:n PM₁₀:n ohjearvot on asetettu käyttäen PM_2.5-fraktiota indikaattorifraktiona: PM_2.5-ohjearvot on muunnettu PM₁₀-ohjearvoiksi käyttäen muuntokerrointa 0.5 PM_2.5/PM₁₀ pitoisuuksien suhteelle. Tyypillinen PM_2.5/PM₁₀-suhde on keskimäärin 0.5 kaupunkiympäristössä. (WHO 2006) PM_2.5 terveyshaitan annos-vastefunktiot väestötasolla tunnetaan paremmin kuin PM₁₀-fraktiolle ja PM_2.5on pidetty lähtökohtaisesti haitallisempana kuin väliin jäävää PM_10-2.5-fraktiota.

WHO:n ohjearvot kuvastavat parhaiten raja-arvotarkastelussa terveysriskiä. Ohjearvo on asetettu erikseen välittömille haittavaikutuksille (24 tunnin keskiarvo) ja pitkäaikaishaitoille (vuosikeskiarvo), mutta ulkoilman hiukkaspitoisuuden ollessa jatkuvasti/säännöllisesti hieman koholla, vuosikeskiarvo on oikeampi vertailukohta pitoisuudelle.

Ohjearvojen lisäksi WHO on asettanut ulkoilman PM_2.5 ja PM₁₀ ohjearvojen saavuttamiselle välitavoitteita pyrittäessä raja-arvoihin. Välitavoitteista käy ilmi seuraava terveysriskin annos-vasteisuus.

Taulukko. WHO:n välitavoitteet ulkoilman hiukkaspitoisuuden vähentämiselle ja niihin liittyvä terveysriski, pitoisuuksien vuosikeskiarvo. (WHO 2006)

Välitavoite	PM10 (µg/m3)	PM2.5 (µg/m3)	Riskin suuruus
Välitavoite-1 (IT-1)	70	35	Noin 15 % suurempi kuolleisuusriski kuin ohjearvotasolla (PM10 20 µg/m3; PM2.5 10 µg/m3).
Välitavoite-2 (IT-2)	50	25	Muiden terveyshyötyjen lisäksi noin 6 % pienempi ennenaikaisen kuolleisuuden riski kuin tasolla IT-1.
Välitavoite-3 (IT-2)	30	15	Muiden terveyshyötyjen lisäksi noin 6 % pienempi ennenaikaisen kuolleisuuden riski kuin tasolla IT-2.

Pienhiukkaspitoisuuden lyhtaikaisvaihteluun ulkoilmassa liittyy oma terveysriskinsä. Siksi 24 tunnin pitoisuusohjearvo asetetaan erikseen. PM₁₀:n aiheuttama kuolleisuuden lisäys on 0.5 % per 10 µg/m³ (päivittäinen pitoisuus). (WHO 2006)

WHO:n välitavoitteisiin hiukkasten vuorokausipitoisuuksien alentamisessa (24 tunnin pitoisuudet) liittyy seuraava terveysriski.

Taulukko. WHO:n välitavoitteet ulkoilman hiukkaspitoisuuden vähentämiselle ja niihin liittyvä terveysriski, 24 tunnin hiukkaspitoisuudet. (WHO 2006)

Välitavoite	PM10 (µg/m3)	PM2.5 (µg/m3)	Riskin suuruus
Välitavoite-1 (IT-1)	150	75	Noin 5 % suurempi lyhytaikaiskuolleisuuden riski kuin ohjearvotasolla (PM10 50 µg/m3; PM2.5 25 µg/m3).
Välitavoite-2 (IT-2)	100	50	Noin 2.5 % suurempi lyhytaikaiskuolleisuuden riski kuin ohjearvotasolla (PM10 50 µg/m3; PM2.5 25 µg/m3).
Välitavoite-3 (IT-2)	75	37.5	Noin 1.2 % suurempi lyhytaikaiskuolleisuuden riski kuin ohjearvotasolla (PM10 50 µg/m3; PM2.5 25 µg/m3).

Kiintoaineslaskeumalle (TSP) ei ole olemassa WHO:n raja- tai enimmäisohjearvoja.

Ultrapienille hiukkasille (UF) ei ole olemassa terveysperusteisia enimmäispitoisuus raja- ja ohjearvoja. Niiden haitallisuuden annos-vasteesta ei ole riittävästi tietoa väestötasolla, jotta raja-arvo olisi voitu asettaa.

Hiukkaspitoisuudet ja niiden kemiallinen koostumus ulkoilmassa

Hiukkasten pitoisuuksista ulkoilmassa on runsaasti tietoa taustatiedoksi, mutta tietoa pitoisuuksista kaivosympäristöissä, liittyen spesifisesti kaivostoimintaan ei hakujen mukaan (huhtikuu 2012) juuri ole tieteellisessä kirjallisuudessa .

Hiukkaspitoisuuksista kaivosympäristöissä on tietoja kaivosten YVA-arvioissa ja tietoa kertyy kaivosten tarkkailuohjelmissa kaivoksille, ja raportoituna viranomaisille.

Kaivostoiminnan vaikutuksista ulkoilman pienhiukkaspitoisuuksiin (PM_2.5) ei ollut käytettävissä MINERA-malliin merkittävää julkaistua tutkimustietoa (mitattuja pitoisuuksia ulkoilmassa).

Hiukkasten, raskasmetallien ja hitaasti hajoavien orgaanisten yhdisteiden kokonaispäästöistä (tonnia vuodessa) ilmaan Suomessa on tietoa Suomen ympäristökeskuksen internet-sivuilla. (www.ymparisto.fi. 20.4.2012) Taulukoista näkee, ilmaan päätyvien aineiden määriä ja voi tehdä niiden keskinäistä vertailua.

Suomessa mitataan reaaliaikaisesti hengitettävien hiukkasten (PM₁₀) ja pienhiukkasten (PM_2.5) pitoisuuksia useilla ilmanlaatua mittaavilla mittausasemilla ja tiedot kootaan valtakunnalliseen verkkopalveluun, Ilmanlaatuportaali (www.ilmanlaatu.fi). Sieltä on saatavissa reaaliaikainen tieto ja tietoja takautuvasti mittauspisteistä. Ilmatieteen laitos on kerännyt vuosittain kattavasti Suomen ilmanlaadun rutiiniseurannan mittaustulokset ilmanlaadun seurannan tietojärjestelmäänsä vuodesta 1994 lähtien.

Suomessa on myös tehty useita selvityksiä ulkoilman hiukkasista lainsäädäntöä varten, joissa on taustatietoa ulkoilmassa esiintyvistä hiukkas- ja niiden kemiallisten komponenttien pitoisuuksista, mm seuraavia:

• Raportti: Ilmanlaatu Suomessa – Mitatut pitoisuudet suhteesa ohje- ja raja-arvoihin sekä vertailua eurooppalaisiin pitoisuustasoihin.

Yhteenvedossa on tietoa hengitettävien hiukkasten (PM₁₀) ja kokonaisleijuman (TSP) pitoisuuksista Suomessa v. 2000 saakka.

• Raportti: Ilmanlaadun alustava arviointi Suomessa. Arseeni, kadmium, nikkeli, elohopea ja polysykliset aromaattiset hiilivedyt (=PAH yhdisteet).

Raportissa esitetään

• kyseisten metallien päästöt Suomessa
• mittaustuloksia pitoisuuksista ulkoilmassa erityisesti metalliteollisuuspaikkakunnilta (Harjavalta, Raahe), kaupunkiympäristöistä mutta myös luonnon taustapitoisuuksia (Pallaksen Matorova)
• tietoa raskasmetallilaskeumista sadevedessä
• raskasmetallipitoisuuksia sammalissa (bioindikaattoritutkimuksia)
• mallinnettuja metalli- ja PAH-pitoisuuksia pistelähteistä

Pallaksen Matorovan pitoisuudet kuvastavat puhtainta metallien taustatasoa ilmassa Suomessa, pääkaupunkiseudun pitoisuudet taajamien ilman keskimääräistä pitoisuutta.

Taulukko. Ilman epäpuhtauspitoisuuksia Pallaksen Matorovan mittausasemalla ja pääkaupunkiseudulla.

Epäpuhtaus	Mittauspaikka	Hiukkasfraktio josta mitattu	Pitoisuus ulkoilmassa
Arseeni (As)	Matorova	PM10	0.2-0.3 ng/m3
	Pääkaupunkiseutu	TSP	alle 2 ng/m3
Kadmium (Cd)	Matorova	PM10	0.03-0.05 ng/m3
	Pääkaupunkiseutu	TSP	0.05-0.2 ng/m3
Nikkeli (Ni)	Matorova	PM10	0.4-0.8 ng/m3
	Pääkaupunkiseutu	TSP	2-4 ng/m3
Elohopea (Hg)	Matorova	PM10	0.001-0.003 ng/m3
Bentso(a)pyreeni	Matorova	PM10	0.01-0.03 ng/m3
	Pääkaupunkiseutu	PM10	0.1-2 ng/m3

Elohopea ilmassa on pääasiassa kaasumaisessa muodossa, kaukokulkeumaa. Pallaksella kaasumaisen elohopean pitoisuudet ovat vaihdelleet välillä 1.3-1.5 ng/m³.

PAH-aineiden pitoisuus hiukkasissa vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Yleensä talvikautena (lämmityskausi) pitoisuudet ovat suurempia.

• Raportti: Ilmanlaadun arviointi Suomessa. Pienhiukkaspitoisuudet (PM_2.5) (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

Raportti on tuore (v. 2011) yhteenveto pienhiukkaspäästöistä, laindäädännöstä, pienhiukkaspitoisuuksien mittauksista, pienhiukkaspitoisuuksista ja niiden mallituksesta Suomessa.

Sen lisäksi on toteutettu useita erilaisia tutkimushankkeita, joissa on kehitetty malleja hiukkaspäästöjen, niiden leviämisen ja riskin arviointiin, esimerkiksi:

• Tutkimushanke: Kokonaismalli pienhiukkasten päästöjen ja riskin arviointiin – KOPRA

• Tutkimushanke: Pienhiukkasten lähipäästöjen terveysriskit: puun pienpoltto ja tieliikenne (PILTTI).

Näiden tutkimushankkeiden raporteissa on yleistä tietoa erityisesti pienhiukkasista. Tulokset on julkaistu myös julkaisuina tieteellisessä kirjallisuudessa.

PM_2.5

Pienhiukkasia (PM_2.5) vapautuu ilmaan erityisesti polttoaineiden palamisessa (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011):

• autoliikenne
• energian ja lämmöntuotanto
• puun pienpoltto
• muun biomassan poltto

Merkittävimmät pienhiukkasten päästölähteet Suomessa ovat: (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

• liikenteen pakokaasut
• katupöly
• energian ja lämmöntuotanto (erityisesti kotitalouksien puun pienpoltto)

Liikenteen pienhiukkaspäästöjä tulee pakokaasupäästöistä, mutta lähes yhtä suuri osuus tienpintojen, renkaiden ja jarrujen kulumisesta sekä liikenteen maasta nostattamasta pölystä. (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

Pienhiukkasille altistutaan myös sisäilmassa, ulkoa tuleville hiukkasille ja hiukkasille sisälähteistä. Ihmisten kokonaisaltistumisesta PM_2.5:lle noin 50 % saadaan ulkoilmasta. (WHO 2006)

Auto- ja työkoneliikenne ja mahdolliset polttoon perustuvat lämpölaitokset ovat potentiaalisia PM_2.5 –lähteitä kaivoksilla. Varsinainen malmin käsittely päästölähteenä on tiedon puuttuessa epäselvä.

Pienhiukkasia syntyy ilmakemiallisissa reaktioissa myös kaasuista. Pienhiukkaset koostuvat pääasiassa erilaisista suoloista/ioneista.

Pienhiukkasten (PM_2.5) pitoisuuksista ulkoilmassa Suomessa on äskettäin tehty yhteenveto ja siinä on mitattua ja mallitettua pitoisuustietoa. (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

Sen mukaan, pienhiukkasten (PM_2.5) vuosikeskiarvo on alittanut ulkoilman raja-arvon 25 µg/m³ Suomessa ilmalaatuseurannassa vuosina 2004-2008 kaikkialla. (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

Pienhiukkaspitoisuudet ovat suurimmillaan Suomen etelä- ja kaakkoisosissa. Pitoisuudet pienenevät pohjoiseen ja länteen mentäessä. (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011) Pitoisuuksien arvioidaan olevan pienimmillään Pohjois-Suomen puhtailla tausta-alueilla. Hengitettävien hiukkasten vuosipitoisuudet ovat olleet Pallaksella noin 3 µg/m³ ja oletettavasti valtaosa siitä on PM_2.5-fraktiota. (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

Pienhiukkasten (PM_2.5) vuosipitoisuudet ovat olleet keskimäärin seuraavat: (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

• Helsingin vilkkaasti liikennöity keskusta-alue: 12-14 µg/m³
• Helsingin taustataso (Kallio): noin 9-12 µg/m³,
• Etelä-Suomi: noin 7-10 µg/m³ (maaseututausta-alue)
• Keski-Suomi: noin 4-7 µg/m³ (maaseututausta-alue)
• Pohjois-Suomi: noin 3 µg/m³ (maaseututausta-alue)

Itä- ja Pohjois-Suomessa, jossa kaivokset pääasiassa sijaitsevat, PM_2.5 keskimääräinen taustapitoisuus on 3-7 µg/m³.

Suurin osa ilman PM_2.5 on kaukokulkeumaa, joka tulee ilmavirtojen mukana etäämpää, jopa tuhansia kilometrien päästä. Pitoisuudet kohoavat kaukokulkeumaepisodien aikana (itä- ja eteläilmavirtaukset; metsä- ja maastopalot). Pienhiukkasia kulkeutuu Venäjän ja Baltian suunnalta. Tällöin tuntiarvot voivat huomattavasti kohota. Lisäksi sekundaarisia pienhiukkasia muodostuu muuntumalla kaasumaisista epäpuhtauksista. Kaukokulkeuma aiheuttaa suurimman vaihtelun PM_2.5pitoisuuksissa. (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

Mallittamalla on arvioitu, että kotimaisten päästölähteiden aiheuttamat PM_2.5-pitoisuudet ovat olleet seuraavaa luokkaa v. 2000: (Alaviippola, B. & Pietarila, H. 2011)

• Pääkaupunkiseutu 1-3 µg/m³
• Muut suurimmat kaupungit 0.6-2 µg/m³
• Etelä-Suomen tausta-alueet 0.3-1 µg/m³
• Keski-Suomen tausta-alueet 0.3-0.6 µg/m³
• Pohjois-Suomen tausta-alueet 0.3 µg/m³

Vertaamalla kaivoksilta tulevia PM_2.5-päästöjä näihin todettuihin tasoihin saadaan käsitys, toimiiko kaivos PM_2.5- päästölähteenä.

Ultrapienet hiukkaset:

Ultrapieniä hiukkasia (< 0.1 ) syntyy kaasumaisista epäpuhtauksista fotoksidaatioreaktioissa mutta myös palamisreaktioissa. (WHO 2006) Siten niitä voi syntyä myös kaivoksella (pakokaasupäästöt, muut polttoprosessit).

Ultrapienet hiukkaset muuntuvat ilmassa nopeasti, puoliintumisaika ilmassa on ainoastaan tunteja.

Ultrapienet hiukkaset ovat mukana PM_2.5-fraktiossa, eikä niitä ylipäänsä hallinnoida toistaiseksi erillisenä omana fraktionaan.

Pölylaskeuma:

Pölylaskeuma kuvastaa ilmasta laskeutuvia kaikkia hiukkasia, kaikista mahdollisista ympäristön lähteistä (myös muut lähteet kuin kaivos).

Laskeumassa on orgaanista ainesta (luonnosta tulevaa ainesta: roskia, siitepölyä, hyönteisiä jne.) ja epäorgaanista ainesta (maaperän epäorgaaniset ainekset, kaivospöly).

Pölylaskeumasta

• saadaan tietoa ilmassa esiintyvistä hiukkasmääristä kokonaismassatasolla
• voidaan takautuvasti määrittää kerättyjen hiukkasfraktioiden kemiallinen koostumus
• voidaan tunnistaa keskeisimpiä arvioitavia aineita
• voidaan seurata ajallisia muutoksia päästöissä (esimerkiksi vuodenaikaisvaihtelu; kesä-talvi)
• voidaan tunnistaa päästöjen leviämisalue
• voidaan analysoida alueellisia eroja päästöissä kaivosalueen ympäristöön

Pölylaskeuma sopii paremmin kokonaistilanteen arviointiin (onko merkittäviä pölypäästöjä) ja muutosten seurantaan pölypäästöissä kuin varsinaiseen terveysriskin arviointiin.

Pölylaskeuman kerääminen olisi syytä tehdä jatkuvana, edustavasti myös kaivoalueelta sieltä tulevien komponenttien ja madollisesti myös niiden lähteiden tunnistamiseksi.

Jatkuvalla keräyksellä saadaan luotettavin tieto kokonaislaskeumasta. Laskeumasta tehtävin analyysien riittävän tiheällä jaksotuksella saadaan tietoa myös laskeuman vuodenaikaisvaihtelusta (talvi, kesä) ja se auttanee tarvittaessa myös selvittämään syitä muutoksille (muutokset kaivoksella tai muussa ympäristössä).

Koska laskeumanäyte kerätään pitemmältä ajanjaksolta, muutokset näytteessä, sen keräystavasta riippuen, ovat mahdollisia. Tämä on syytä huomioida tulosten tulkinnassa.

Pölylaskeuman parametreista pH kuvastaa näytteen happamuutta ja siten periaatteessa happolaskeumaa maahan jos kaivoksella on asiaa selittäviä päästöjä (esimerkiksi rikkidioksidi).

Ioneja kuvastavaan sähkönjohtavuuteen vaikuttaa myös näytteen sisältämä orgaaninen aines. Siksi orgaanisen aineksen osuus kiintoaineesta on syytä aina selvittää.

Terveysriskinarvion kannalta hyödyllisimpiä parametreja ovat:

• kokonaislaskeuma
• tieto jakaantumisesta orgaaniseen ja epäorgaaniseen ainekseen
• laskeuman metallipitoisuudet

Laskeumatiedot auttavat myös laskeuman vaikutusalueen määrittelyssä.

Pölylaskeumalle (jota TSP kuvastaa) ei ole lakisääteistä, sitovaa raja- eikä ohjearvoa. TSP:lle on kuitenkin vanha ohjearvo Suomessa (Valtioneuvoston päätös ilmanlaadun ohjearvoista ja rikkilaskeuman tavoitearvoista. 480 / 1996), jota on käytetty "epävirallisena" vertailuarvona TSP:lle näihin päiviin saakka muiden arvojen puuttuessa. (LINKKI kohtaan Ohjearvot).

Bioindikaattoritutkimuksilla voidaan lisäksi yleisellä tasolla kartoittaa päästöjen vaikutusaluetta kaivoksen ympäristössä.(LINKKI asiaa käsittelevvän kohtaan, Pintamaat tai Ekotoksikologian puolelle, tai molempiin)

Hiukkaspäästöt jätekasoista:

USA:ssa Oklahomassa on tutkittu hiukkaspäästöjä (PMs₁₀, PM_10-2.5, PM_2.5) ilmaan peittämättömistä kaivoksen jätekasoista 0.5-20 km etäisyydellä lähteestä. Jätekasoista irtosi ilmaan lähinnä hiukkasfraktiota PM_10-2.5 (ns. karkea fraktio, lisäys ilmaan maksimissaan 20 %). PM_2.5 –hiukkasia jätekasoista irtosi vähän (lisäys maksimissaan ilman PM_2.5-fraktioon 6 %).

Hiukkaspitoisuudet ilmassa eivät kokonaisuudessaan olleet kovin suuria (PM₁₀ päästöpaikalla 23+ /- 6.4 µg/m³, keskiarvo + / -SD), mutta pitoisuus oli koholla vielä 5 km päässä jätekasoista. Pitoisuus pieneni etäisyyden kasvaessa jätekasoista.

Hiukkasten terveyshaitoista

WHO on arvioinut ulkoilman hiukkasten (particulate matter) terveysriskiä toistuvasti. Viimeisin kattava yhteenveto on vuodelta 2006. (WHO 2006)

Hiukkasten tyypillisiä toksisia vaikutuksia elimistössä ovat

• tulehdus (hengitysteissä, myös hengitysteiden ulkopuolella)
• genotoksiset vaikutukset, karsinogeenisuus
• vaikutus veren hyytymistekijöihin (koagulaatiotaipumus)
• vaikutus verisuonien seinämiin (endoteeli)

Tulehdus on osallisena luultavasti useimmissa hiukkasten aiheuttamissa terveyshaitoissa.

PM₁₀-koon hiukkaset eivät pääse keuhkoista verenkiertoon, mutta ultrapienet hiukkaset pääsevät ja vaikuttavat mm. verisuonistoon, sydämeen ja laajemmin elimistössä. (WHO 2006)

Hiukkasten solutason vaikutusmekanismeja ei täysin tunneta, mutta lisääntyneen reaktiivisten happiradikaalien (ROS) tuotannon uskotaan olevan solutasolla keskeisessä osassa (WHO 2006), siihen liittyvä oksidatiivinen stressi.

Hiukkasen kemiallinen koostumus vaikuttaa niiden toksisuuteen. (WHO 2006)

PM10:ssä todennäköisesti haitallisia komponentteja ovat mm. (WHO 2006)

• metallit
• PAH-aineet
• mikrobeista tulevat yhdisteet, kuten endotoksiini

PAH-aineissa on mutageenisia ja karsinogeenisia yhdisteitä (esimerkiksi bentso(a)pyreeni).

Endotoksiini aiheuttaa tulehdusta.

Metalleista erityisesti transitiometallit stimuloivat happiradikaalien (ROS) tuotantoa ja metallit on todennäköisesti hyvin keskeinen toksisuutta tuottava komponentti PM_2.5-hiukkasissa.

Toistaiseksi ei tiedetä, mitkä kaikki alkuaineet/metallit hiukkasissa tuottavat toksisuutta, mutta useat metallit ovat korreloituneet hiukkasten aiheuttaman toksisuuteen ja haittoihin, erityisesti: (WHO 2006)

• vanadiini (V)
• nikkeli (Ni)
• sinkki (Zn)
• rauta (Fe)
• kromi (Cr)
• mangaani (Mn)

Hiukkasten koostumus, ja siten myös toksisuus, vaihtelee lähteittäin. Myös vuodenaika voi vaikuttaa. Talvella ilmassa on vähemmän maaperästä tulevia komponentteja, siitepölyä ja mikrobeja.

On todennäköistä, että maaseutuympäristössä olevalta kaivokselta tulevan PM₁₀-päästön kemiallinen koostumus on erilaista kuin tyypillinen kaupunki-ilman PM₁₀-koostumus, sisältäen enemmän mineraaleja. Siten arvioitavan hiukkasfraktion koostumus ja sen vaihtelu on tarpeen tuntea.

Niukkaliukoiset hiukkaset jäävät keuhkoihin pitkiksi ajoiksi, osa jopa pysyvästi (esimerkiksi noki, black carbon). (WHO 2006)

Väestötason ja kliinisissä tutkimuksissa hiukkaset (PM) on kytketty useisiin terveyshaittavaikutuksiin: (WHO 2006)

• tulehdus keuhkoissa,
• astman paheneminen, lisääntynyt astmalääkkeen käytön tarve
• lisääntyneet sisäänotot sairaalaan keuhkoahtaumataudin takia ja siihen kuolleisuus
• lisääntynyt kuolleisuus sydän- ja verisuonisairauksiin, lisääntyneet sisäänotot sairaalaan ko. tautien takia
• lisääntynyt sydäninfarktin riski
• tulehdus muualla elimistössä
• lisääntyneet infektiot
• lisääntynyt kuolleisuus sokeritautiin, lisääntyneet sairaalaotot sokeritaudin takia
• verisuoniston ja sen seinämien (endoteeli)toimintahäiriöt
• sepelvaltimotaudin puhkeaminen
• lisääntynyt keuhkosyöpä

Ulkoilman pienhiukkaset on EU:ssa ja Suomessa merkittävin ympäristöterveysriski.

Pienhiukkasten terveyshaitoista on väestötasolla tietoa eniten PM_2.5-fraktiosta kvantitatiiviseen riskinarvioon. Siksi hiukkasten terveysriskin kvantitatiivinen riskinarvio tehdään yleensä PM_2.5-fraktiolla. Tulokset PM_2.5 ja PM₁₀ käyttäen ovat olleet hyvin samansuuntaisia.

Pitkäaikaisen pienhiukkasaltistuksen aiheuttaman terveysriskin arvioissa on käytetty indikaattoreina erityisesti sydän- ja versisuoisairauksia, hengitystiesairauksia ja keuhkosyöpää. (Hänninen, O., et al. 2010)

Pienhiukkasten päivittäinen vaihtelu lisää (Hänninen, O., et al. 2010)

• sydän- ja hengitystieoireita
• lääkkeiden käyttöä
• sairaalaottoja em. syistä
• alentunutta toimintakykyä
• kuolleisuutta

Henkilöt, joilla on ennestään sydän- ja verisuonisairauksia, astma tai muita hengityselinsairauksia ovat ensisijainen riskiryhmä.

PM_2.5 ja sairastavuuden väliselle yhteydelle ei ole havaittu kynnyspitoisuutta. Pienhiukkasille siten ei ole/tiedetä haitatonta pitoisuutta.

PM (käytettäessä PM_2.5 indikaattorina) aiheuttaa 6000-10 000 (non-discounted) DALY:n sairauskuorman miljoonaa ihmistä kohti.

Ulkoilman pienhiukkasten (PM_2.5) on arvioitu tuottavan terveyshaittaa seuraavasti Suomessa. (Hänninen, O., et al. 2010) Luvut edustavat keskimääräistä väestöpainotettua PM_2.5-pitoisuutta 8.5 µg/m³ Suomessa.

Taulukko. Ulkoilman pienhiukkasten (PM_2.5) aiheuttama terveyshaitta Suomessa. (Hänninen, O., et al. 2010)

Altistuneita	Vaikutus	Tapauksia vuosittain	Yksilöriski
Koko väestö	Ennenaikainen kuolleisuus	1800	2.3 %
3.6 milj. (yli 27-vuotiaat)	Krooninen bronkiitti	1200	1.7 %
3.5 milj. (15-64-vuotiaat)	Vakava oirepäivä	2.1 milj	30 päivää

Taulukossa yksilöriski tarkoittaa pienhiukkasten aiheuttamaa ylimääräistä riskiä saada kyseinen sairaus altistuttaessa koko eliniän tietylle hiukkaspitoisuudelle. Esimerkiksi 1 % elinaikainen lisäriski tarkoittaa että keskimäärin yksi henkilö sadasta sairastuu elinaikanaan altistumisesta johtuen. (Pekkanen, J., et al. 2010)

Ultrapienet hiukkaset pääsevät keuhkoista verenkiertoon ja vaikuttavat laajemmin elimistössä kuin muut hiukkaset. Erityisesti hiukkasaltistumiseen liittyvät välittömät kuolemat on yhdistetty ultrapieniin hiukkasiin. Vaikutukset näkyvät tyypillisesti 2-4 päivän viiveellä altistumisesta (pitoisuuspiikit) ja toistuva, kertyvä altistuminen saattaa pahentaa niihin liittyvää haittaa. (WHO 2006) Ultrapienille hiukkasten annos-vastefunktioita ei tunneta vielä sillä tarkkuudella, jotta niihin liittyvää terveysriskiä voitaisiin arvioida pelkän pelkän ultrahiukkaspitoisuuden perusteella.

Koska hiukkasilla ei ole haitatonta pitoisuutta, ainoastaan kvantitatiivinen riskinarvio tekee mahdolliseksi riskien vartailun.

Katso myös

Muita Minera-projektin tuotoksia

Minera-mallin sovelluksia	· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti
Muut	· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus
Muita kaivostoimintaan liittyvää	· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi

Viitteet

• Ahtoniemi, P., Tainio, M., Tuomisto, J.T., Karvosenoja, N., Kupiainen, K., Porvari, P., Karppinen, A., Kangas, L. & Kukkonen J. 2010. Health Risks from Nearby Sources of Fine Particulate Matter: Domestic Wood Combustion and Road Traffic. National Institute for Health and Welfare. Report 3 / 2010. 60 s.
• Alaviippola, B. & Pietarila, H. Ilmanlaadun Arviointi Suomessa. Pienhiukkaspitoisuudet (PM2.5). 2011. Ilmatieteen laitos – Asiantuntijapalvelut. 5.10.2011. 63 s.
• Alaviippola, B., Pietarila, H., Hakola, H., Hellén, H. & Salmi T. 2007. Ilmanlaadun alustava arviointi Suomessa. Arseeni, kadmium, nikkeli, elohopea ja polysykliset aromaattiset hiilivedyt (=PAH yhdisteet). Ilmatieteen laitos – Ilmanlaadun asiantuntijapalvelut. 119 s.
• Anttila, P., Alaviippola, B. & Salmi T. 2003. Ilmanlaatu Suomessa – Mitatut pitoisuudet suhteessa ohje- ja raja-arvoihin sekä vertailua eurooppalaisiin pitoisuustasoihin. Ilmanlaadun julkaisuja 33. Ilmatieteen laitos. 105 s.
• Happo, M.S., Hirvonen, M.-R., Hälinen, A., Jalava, P., Pennanen, A.S., Sillanpää, M., Hillamo, R. & Salonen, R.O. 2010. Seasonal variation in chemical composition of size-segregated urban air particles and the inflammatory activity in the mouse lung. Inhalation Toxicology. 22, 17-32.
• Hänninen, O. & Knol, A. (eds.). 2011. European Perspectives on Environmental Burden of Disease. Estimates for Nine Stressors in Six European Countries. Report 1 / 2011, National Institute for Health and Welfare. http://www.thl.fi/thl-client/pdfs/b75f6999-e7c4-4550-a939-3bccb19e41c1
• Hänninen, O., Leino, O., Kuusisto, E., Komulainen, H., Meriläinen, P., Haverinen-Shaugnessy, U., Miettinen, I. & Pekkanen, J. 2010. Elinympäristön altisteiden terveysvaikutukset Suomessa. Ympäristö ja Terveys-lehti 3:12-35.
• Kauppila, P.P., Räisänen, M.-L., Myllyoja, S. (eds.). 2011. Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt. Suomen ympäristö 29 / 2011. Suomen ympäristökeskus 2011.http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=134447&lan=fi
• Kukkonen, J., Karvosenoja, N., Johansson, M,. Porvari, P, Tuomisto, J., Tainio, M., Koskentalo, T., Aarnio, P., Kousa, A., Pirjola, L. & Kupiainen K. 2007. Kokonaismalli pienhiukkasten päästöjen leviämisen ja riskien arviointiin – KOPRA. Tutkimuksia No. 1, Ilmatieteen laitos. 41 s.
• Pekkanen, J. 2010. Elin- ja työympäristön riskit Suomessa. Ympäristö- ja Terveys-lehti 3, 4-5.
• Pekkanen, J., Hänninen, O., Karjalainen, A., Kauppinen, T., Komulainen, H., Kurttio, P., Kuusisto, E., Leino, O. & Priha E. 2010. Elin- ja työympäristön altisteet ja terveys Suomessa. Käytetyt menetelmät. Ympäristö ja terveys-lehti 3, 6-11.
• Pennanen, A., Sillanpää, M, Hillamo, R. et al. 2007. Performance of high-volume cascade impactor in six European urban environments: Mass measurement and chemical characterization of size-segregated particulate samples. Sci. Tot. Environment 374, 297-310.
• Salonen,R.O., Hälinen, A.I., Pennanen, A.S., Hirvonen, M.-R., Sillanpää, M., Hillamo, R., Shi, T., Borm, P., Sandell, E., Koskentalo, T. & Aarnio, P. Chemical and in vitro toxicologic characterization of wintertime and springtime urban particles with an aerodynamic diameter below 10 µm in Helsinki. Scand. J. Work. Health Suppl. 2, 80-90.
• Vallius, M. , Lanki, T., Tiittanen, P., Koistinen, K., Ruuskanen, J. & Pekkanen J. 2003. Source apportionment of urban ambient PM2.5 in two successive measurement campaigns in Helsinki, Finland. Atmos. Environ. 37, 615-623.
• Zota, A.R., Willis R., Jim, R., Norris, G.A., Shine, J.P., Duvall, R.M., Schaider L.A. & Spengler, J.D. 2009. Impact of mine waste on airborne respirable particulates in Northeastern Oklahoma, United States. J. Air & Waste Manage. Assoc. 59:1347-1357.
• Ilmanlaadun ohje- ja raja-arvot.www.ymparisto.fi. 20.4.2012.
• Ilmanlaatuportaali. www.ilmanlaatu.fi
• Valtioneuvoston asetus ilmanlaadusta. 38 / 2011.
• Valtioneuvoston asetus ilmassa olevasta arseenista (As), kadmiumista (Cd), elohopeasta (Hg), nikkelistä (Ni) ja polysyklisistä aromaattisista hiilivedyistä. 164 / 2007.
• Valtioneuvoston päätös ilmanlaadun ohjearvoista ja rikkilaskeuman tavoitearvoista. 480 / 1996.
• WHO Air guality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide. Global update 2005. Summary of risk assessment. WHO 2006. http://whqlibdoc.who.int/hq/2006/WHO_SDE_PHE_OEH_06.02_eng.pdf