Luikonlahden sedimenttien ekologinen riskinarviointi

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

Edistymisluokitus
Opasnetissa lukuisat sivut ovat työn alla eri vaiheissa. Niiden tietosisältöön pitää siis suhtautua harkiten. Tämän sivun sisällön edistyminen on arvioitu: Tämä sivu on täysluonnos Sivu on kirjoitettu kertaalleen alusta loppuun eli kaikki olennaiset sisällöt ovat jo paikoillaan. Kuitenkaan sisältöjä ei ole vielä kunnolla tarkistettu, ja esimerkiksi tärkeitä viitteitä voi puuttua.

Tämä sivu on tutkimus. Sivutunniste: Op_fi3362
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_fi3362}}

Johdanto

Luikonlahden sedimenttien ekologinen riskinarviointi tehtiin vaiheittaisena arviointimenettelynä. Vaaranarvioimiseksi sedimenttien mitattuja kokonaismetallipitoisuuksia (mg/kg kuiva-aineessa) verrattiin ruoppaus- ja läjitysmassojen laatukriteereihin. Sedimenttien metallipitoisuuksia verrattiin myös PIMA -asetuksen ohje-arvopitoisuuksiin maaperän pilaantumisvaaran arvioimiseksi, jos sedimenttiä suunnitellaan läjitettäväksi maanpinnalle. Sedimenttien laatukriteerit tai ohjearvot ylittäneille metalleille riskiarviota tarkennettiin biosaatavuuden arviolla.

Aineistot ja menetelmät

Sedimenttien riskinarviointiin käytetyt aineistot ja havaintopisteet

Sedimenttien riskinarvioinnissa käytettiin mittaustuloksia kolmelta Geologian tutkimuskeskuksen sedimenttinäytteenottopisteestä (LUIS2, LUIS8, LUIS10) ja kahdesta Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy:n (2011) Luikonlahden havaintopisteestä (LUIS3A, LUIS7) sekä yhdestä Petkellahden havaintopisteestä (PES1A) (Taulukko 1). Huokosvesinäytteitä oli kolmesta näytteenottopisteestä (LUI2-4) (Taulukko 2). Sedimenttinäytteiden havaintopisteet on esitetty Liitteen 1 kartassa.

Taulukko 1. Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien havaintopaikat vuosina 2010-2011 (Geologian tutkimuskeskus1, Savo-Karjalanympäristötutkimus Oy2).

Näytteenottopaikka	Koordinaatit	Kokonaissyvyys (m)
LUIS21	6975208-3590451	18
LUIS81	6978914-3587626	13
LUIS101	6979600-3586866	17
LUIS3A2	6978350-3588066	18
LUIS72	6974404-3591464	22
PES1A	698247-443290	22

Taulukko 2. Luikonlahden sedimenttien ja huokosvesien ominaisuudet (GTK 2010-2011) DOC(liuennut orgaaninen hiili) ORP (redox-potentiaali) ja pH. (* nd)

Havaintopaikka	Koordinaatit	Syvyys (cm)	DOC (mg/L)	ORP (mV) Huokosvesi	ORP (mV) Sedimentti	pH Huokosvesi	pH Sedimentti
LUIS2/S8	6978600-3588000	0-2	7,5	54	*	6,7	*
		2-10	11,5	-89	*	7	*
LUIS3/S3A	6976720-3589240	0-2	10,5	4	4	7,02	7
		2-10	11,5	-8	-110	7	7
LUI43	6974580-3591400	0-2	3,4	169	172	6,22	6,18
		2-10	*	19	-164	7,06	7,67

Eliöstöhavainnot

Luikonlahden vesistöissä on tehty pohjaeläintarkkailu vuonna 2006 (Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy, 2006). Tarkkailun havaintopisteet olivat Petkellahti 1A, Retunen 1, Luikonlahti 3A ja Luikonlahti 7. Pohjaeläinten tilanluokittelu perustui syvänteiden surviaissääskitoukkien (Chironomidae) esiintymisen perusteella laskettavaan pohjaeläinlaatuindeksiin (BQI), joka huomioi lajiston runsaussuhteet ja koostumuksen. Indeksissä on mukana seitsemän surviaissääskilajia ja matalat indeksiarvot ovat ominaisia rehevän ja vähähappisen alusveden lajeille ja korkeat arvot karujen ja kuormittamattomien olojen lajeille. (Vuori et al. 2009)

Petkellahdella pohjaeläimistö oli erittäin köyhä, erityisesti havaintopisteellä 1A, jossa tavattiin vain muutama sulkasääsken toukka. Alueelle ei voitu vähäisen aineiston vuoksi laskea pohjaeläinindeksiä. Havaintopisteellä 1 tavattiin sulkasääsken lisäksi surviaissääskeä Sergentia corocina lajia ja taksoniluku oli 5. Chironomidi-indeksi 2,5 kuvaa lievästi rehevää pohjaa. Luikonlahdella havaintopisteen 3A pohjaeläimistö koostui pääasiassa surviassääskistä ( S. coracina ja Stictochironomus rosenschoeldi), joten lajisto viittaa lievästi rehevään pohjaan. Havaintopisteen 7 indikaattorilajit (Procladius sp. ja Micropsectra sp.) ja harvasukamadot Stylodrilus herindianus ja Spirosperma ferox osoittavat pohjan tilan olevan oligitrofinen.(Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy, 2006).

Sedimenttien laatukriteerit

Sedimenttien metallien ympäristölaatunormeina eli EQS -arvoina käytettiin ympäristöministeriön ohjetta ruoppaus ja läjitysmassojen laatukriteereistä (Ympäristöministeriö 2004). Sedimentin haitta-ainepitoisuudet normalisoitiin vastaamaan standardisedimentin pitoisuuksia ja verrattiin läjitysmassojen laatukriteereihin (Taulukko 3). Laatukriteerin taso 1 vastaa haitatonta tasoa ja taso 2 pilaantunutta massaa, joka on haitta-ainepitoisuuden perusteella läjityskelvotonta ainesta. Niin sanotulle harmaa alueelle tasojen 1 ja 2 väliin jäävät pitoisuudet arvioidaan tapauskohtaisesti. Käytännössä harmaan alueen pitoisuuksien laajuuden selvittäminen vaatii lisänäytteiden keräämistä kohteesta (Ympäristöministeriö 2004). Laatukriteerit on laadittu rannikkoalueen sedimenteille, mutta niitä on sovellettu paremman tiedon puutteessa myös sisävesien sedimenteille. Tässä yhteydessä ruoppausmassan laatukriteereitä käytetään Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien alustavaan riskiarvioon.

Taulukko 3. Ruoppausmassojen laatukriteerit sedimenttien normalisoiduille (korjatuille) metallipitoisuuksille.

Aine	Taso 1 (mg/kg ka)	Taso 2 (mg/kg ka)
Elohopea (Hg)	0,1	1
Kadmium (Cd)	0,5	2,5
Kromi (Cr)	65	270
Kupari (Cu)	50	90
Lyijy (Pb)	40	200
Nikkeli (Ni)	45	60
Sinkki (Zn)	170	500
Arseeni (As)	15	60

Kanadan ympäristölaatunormit sedimenteille ja PIMA –ohjearvot

Sedimenttien metallipitoisuuksia verrattiin myös vertailun vuoksi Kanadan sedimenttien ympäristölaatunormeihin arseenille, kuparille, lyijylle, sinkille ja kadmiumille sekä maaperän pilaantuneisuuden arvioimiseen asetettuihin PIMA -ohjearvoihin.

Sedimenttien metalliyhdisteiden riskin kuvaus Luikonlahden ja Petkellahden vesiekosysteemeille

Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien metallipitoisuudet

Arseeni (As)

Luikonlahden havaintopisteiden arseenipitoisuudet olivat suuria sedimentin pintakerroksessa 0-4 cm:n vyöhykkeellä (Kuva 1). Kauimmaisen havaintopisteen S2 pintasedimentin keskimääräinen arseenipitoisuus oli 141,75 (±33,84) mg/kg dw ja kuormitusalueen lähellä olevien havaintopaikkojen S8 ja S10 176,38 (±76,76) mg/kg ja 170,83 (±139,05) mg/kg. Pitoisuusvaihtelu on suurta ja esimerkiksi havaintopisteen S10 1-2 cm:n sedimenttikerroksessa pitoisuus on 354 mg/kg dw. Arseenin taustapitoisuus havaintopisteessä S8 on 9,74 mg/kg, joka vastaa sedimenttien luontaista pitoisuutta. Sedimentin pintakerroksen As -pitoisuus on 18-kertainen taustapitoisuuteen verrattuna (Taulukko 4). Havaintopisteessä S3A sedimentin pintakerroksen (0-2 cm) As –pitoisuus on jopa 807 mg/kg ja kaikista kauimmaisen havaintopisteen S7 pitoisuus 150 mg/kg.

Petkellahden sedimentin pintakerroksen arseenipitoisuus havaintopisteessä S1A oli 6,1 mg/kg dw. Myös syvässä 15–17 cm sedimenttikerroksessa As -pitoisuus (7,7 mg/kg) vastaa taustapitoisuutta (8,74 mg/kg) (Taulukot 4 ja 6).

Kadmium (Cd)

Luikonlahden sedimentin kadmiumpitoisuus oli suurin havaintopisteessä S2, jossa pintasedimentin 4 cm vyöhykkeellä keskimääräinen pitoisuus oli 1,22 (±0,82) mg/kg, havaintopisteessä S8 0,82 (±0,07) mg/kg ja havaintopisteessä S10 0,74 (±0,12) mg/kg (Kuva 1). Pitoisuudet olivat hyvin samanlaisia koko sedimenttipatsaassa, vain havaintopisteellä S2 Cd pitoisuus oli kohonnut 5-6 cm:n syvyydessä.

Koboltti (Co)

Luikonlahden pintasedimentin kobolttipitoisuus oli havaintopisteessä S10 muita havaintopisteitä korkeampi, eli 0-4 cm:n keskiarvo oli 51,8 (±30,97) mg/kg. Suurin Co –pitoisuus (93,5 mg/kg) oli mitattu 0-1 cm:n kerroksesta (Kuva 1). Alueen taustapitoisuuteen verrattaessa sedimentin kobolttipitoisuus on koholla kaikilla havaintopisteillä; havaintopisteen S2 0-4 cm keskiarvopitoisuus on 38 (±3,87) mg/kg ja havaintopisteen S8 28,1 (±1,35) mg/kg. Sedimenttien koboltille ei ole laatukriteeriä tai kanadalaista ohjearvoa, joten vertailuarvona pidetään taustapitoisuutta ja haitallisuus arvioidaan sen mukaisesti (Taulukot 4,5 ja 6).

Petkellahdessa havaintopisteen S1A pintasedimentin kobolttipitoisuus oli 122 mg/kg sekä syvänkerroksen (15–17 cm) pitoisuus 143 mg/kg. Pitoisuudet ovat selvästi suurempia verrattuna Luikonlahteen, missä vain yhdellä havaintopisteellä (S10) pintasedimentin Co-pitoisuus oli suurempi.

Kromi (Cr)

Pintasedimentin (0-4 cm) keskimääräiset kromipitoisuudet Luikonlahden havaintopisteillä vaihtelivat välillä 42,38–66,60 mg/kg (Kuva 1). Havaintopisteellä S2 kromin pitoisuudet ovat alhaisimmat.

Petkellahdella pintasedimentin (0-2 cm) kromipitoisuus on alhaisempi (19,90 mg/kg, 0-2 cm) verrattuna Luikonlahteen, mutta suurempi pitoisuus (72,20 mg/kg) syvemmässä sedimenttikerroksessa viittaa alueen varhaisemman tuotantokauden kuormitukseen.

Kupari (Cu)

Luikonlahden pintasedimentin kuparipitoisuudet olivat suurimmat havaintopisteellä S8 (50,73 ±3,38 mg/kg) ollen kuitenkin samaa suuruusluokkaa muiden alueen havaintopisteiden S2 ja S10 Cu -pitoisuuksien kanssa (Kuva 2).

Petkellahden pintasedimentin (0-2 cm) kuparipitoisuus 55,20 mg/kg oli samansuuruinen kuin Luikonlahden pintasedimentissä, mutta syvällä sedimentissä (15–17 cm) Cu –pitoisuus oli 392 mg/kg, mikä viittaa alueen varhaisemman tuotantokauden kuormitukseen.

Lyijy (Pb)

Luikonlahden pintasedimenttien keskimääräinen lyijypitoisuus on korkein havaintopisteellä S2 (64,85 ±11,67) mg/kg dw. Sedimentin syvemmissä kerroksissa (5-6 cm:n) kohonneita lyijypitoisuuksia oli havaintopisteellä 2 (Kuva 1). Tämä viittaa kyseisen alueen olleen aikaisemmin kuormituksen alainen, mutta tilanne on myöhemmin kohentunut, kun lyijypäästöt ovat yleisesti vähentyneet.

Nikkeli (Ni)

Luikonlahden sedimenttien nikkeli pitoisuudet pintakerroksissa vaihtelevat havaintopaikkojen välillä 111,90–127,25 mg/kg (kuva 2). Nikkelin taustapitoisuus alueella on 33–42 mg/kg, johon nähden pintakerroksessa esiintyvät pitoisuudet ovat jopa kolmikertaisia. Nikkelin pitoisuus kohoaa tasaisesti syvemmistä kerroksista kohti pintaa, suurimpien pitoisuuksien ollessa 3-4 cm:ssä.

Petkellahden havaintopisteellä sedimenttien pintakerroksessa nikkelipitoisuus oli 244 mg/kg pitoisuus ja syvemmällä jopa 298 mg/kg.

Sinkki (Zn)

Luikonlahden sedimenttien sinkkipitoisuudet ovat suhteellisen tasaisesti jakautuneet havaintopaikkojen välillä ja pintasedimentissä pitoisuuskeskiarvojen vaihtelu oli 170,5–225 mg/kg (Kuva 1). Sinkin taustapitoisuus (10-12 cm) havaintoalueella on 111–163 mg/kg välillä, joka on saatu 10–12 cm syvyyden sedimenttitulosten perusteella. Suurimmat sinkkipitoisuudet ovat havaintopisteeltä S2, jossa pitoisuudet olivat korkeita koko sedimenttiprofiilissa pienentyen vähitellen pintaa kohden samalle tasolle kuin havaintopisteillä S8 ja S10.

Petkellahden pintasedimentin (0-2 cm) sinkkipitoisuus on korkea 1490 mg/kg ja 15–17 cm:n syvyydessä 574 mg/kg.

Kuva 1. Arseenin, kadmiumin, koboltin, kromin, kuparin, lyijyn, nikkelin ja sinkin metallipitoisuudet (mg/kg dw) Luikonlahden sedimenttihavaintopisteillä.

Perusarviointi sedimenttien taustapitoisuuksilla, ruoppausmassojen laatukriteereillä ja sedimenttien ohjearvoilla

Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien pilaantuneisuuden arvioinnissa syvimmän noin 10–12/15–17 cm kerroksen oletettiin olevan luonnontilainen, missä ei näy vielä kaivostoiminnan vaikutusta. Syvimmän sedimenttikerroksen metallien keskiarvopitoisuuksia käytettiin alueen tausta-arvoina (Taulukko 4), joita verrattiin sedimentin pintakerroksen (1-4 cm) metallipitoisuuksiin (Taulukot 5 ja 6). Lähes kaikki Luikonlahden pintasedimentin alkuainepitoisuudet olivat korkeampia kuin taustapitoisuus. Erityisesti arseenin pitoisuus aivan pintakerroksessa on kymmenkertainen taustapitoisuuteen verrattuna (taulukot 5 ja 6). Petkellahdessa (S1A) taustakerroksen metallipitoisuudet olivat sinkkiä lukuun ottamatta korkeampia kuin pintakerros.

Taulukko 4. Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien (10–12 cm) keskimääräiset taustapitoisuudet (mg/kg dw). (* nd) N =1-3

Metallipitoisuus (mg kg dw)	'	'	'	'	'	'	'	'	'
Havaintopiste	As	Ca	Cd	Co	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn
LUI S7	1,85	*	*	*	16,71	13,88	13,69	*	69,30
LUI S2	8,75	4207,50	1,18	11,73	41,13	31,00	33,95	52,30	163,75
LUI S3A	3,06	*	*	*	26,62	12,52	15,94	*	51,77
LUI S8	9,74	5445,00	0,68	13,93	52,90	25,90	41,08	27,55	123,75
LUI S10	5,85	7155,00	0,84	14,58	63,40	24,00	42,03	20,67	111,75
PE S1A	3,98	*	*	*	33,74	184,18	113,37	*	245,71

Taulukko 5. Luikonlahden (LUIS2, LUIS8 ja LUIS10) pintasedimentin (1-4 cm) keskimääräisten, maksimi ja minimi alkuainepitoisuuksien (mg/kg dw) suhde alueen keskimääräiseen taustapitoisuuteen (mg/kg dw; sedimenttikerros 10-12 cm, N=3).

[Sedimentti] : [Taustapitoisuus]	'	'	'	'	'	'	'	'	'	'	'
Havaintopiste	As	Ca	Cd	Co	Cr	Cu	Fe	Mn	Ni	Pb	Zn
LUIS2 1-4 cm
Keskiarvo	16,2	1,3	1,0	3,2	1,0	1,4	2,2	5,4	3,3	1,2	1,4
Max	21,4	1,5	1,2	3,5	1,1	1,7	2,5	7,6	3,6	1,4	1,5
Min	12,0	1,0	0,9	3,0	0,9	1,2	2,0	4,3	2,8	1,0	1,2
LUIS8 1-4 cm
Keskiarvo	18,1	0,9	1,2	2,1	1,3	2,0	1,6	2,0	3,1	2,0	1,6
Max	25,4	1,0	1,3	2,1	1,3	2,2	1,8	2,5	3,4	2,2	1,6
Min	8,1	0,9	1,1	1,9	1,2	1,9	1,3	1,5	2,9	1,9	1,5
LUIS10 1-4 cm
Keskiarvo	29,2	0,8	0,9	3,6	0,9	1,9	2,5	5,6	2,6	1,7	1,5
Max	60,5	0,8	1,0	6,4	1,1	2,8	3,7	13,2	3,1	2,5	1,7
Min	4,0	0,7	0,7	1,7	0,7	1,4	1,2	1,5	2,2	1,2	1,4

Taulukko 6. Luikonlahden (LUIS3A ja LUIS7) ja Petkellahden (PS1A) pintasedimentin (0-2 cm) alkuainepitoisuuksien (mg/kg dw) suhde alueen keskimääräiseen taustapitoisuuteen (mg/kg dw; sedimenttikerros 15-17 cm).

[Sedimentti] : [Taustapitoisuus]	'	'	'	'	'	'
Havaintopiste	As	Co	Cr	Cu	Ni	Zn
PS1A	0,8	0,9	0,3	0,1	0,8	2,6
PS3A	143,6	*	1,1	1,7	3,1	1,6
PS7	42,9	*	1,3	1,8	3,2	1,5

Vaaranarviointi ruoppausmassojen laatukriteereillä

Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien eri kerroksien (0-17 cm) normalisoituja sinkki-, nikkeli-, arseeni- kupari-, kromi- ja kadmiumpitoisuuksia (mg/kg dw) (taulukko 7) verrattiin ruoppausmassojen laatukriteereihin (Liite X). Petkellahdella (S1A) sedimentin sekä pinta- että syvimmän kerroksen eli taustapitoisuusalueen sinkki- ja nikkelipitoisuudet olivat pilaantuneen sedimentin tasoa 2 tai harmaalla alueella. Pintakerroksen kuparipitoisuus oli haitattomalla tasolla, mutta syvällä sedimentin kerroksessa (15–17 cm) pilaantuneen sedimentin tasoa. Muut metallit (As, Cr, Cd) olivat haitattomalla tasolla (taulukot 8,9 ja 10). Petkellahden havaintopisteen S1A syvimmässä sedimenttikerroksessa kupari-, nikkeli- ja sinkkipitoisuudet ylittivät pilaantuneen sedimentin laatukriteerit (taulukko 3), joten niitä ei käytetty arvioinnissa taustapitoisuuksina. Kaikilla muilla Luikonlahden alueilla taustapitoisuudet olivat haitattomalla tasolla (taso 1, taulukko 3).

Sedimenttien pintakerroksen (0-2 cm) keskimääräinen arseenipitoisuus oli kaikilla Luikonlahden havaintopisteillä pilaantuneen tasoa. Luikonlahden havaintopisteessä S3A, pintasedimentin arseenipitoisuus ylitti seitsenkertaisesti pilaantuneen massan laatukriteerin. Taso 2 (60 mg/kg dw) ylittyi myös Luikonlahden kauimmaisen havaintopisteen S7 sedimentin pintakerroksessa (78,55 mg/kg dw). Sedimentin syvemmissä kerroksissa (2-10 cm) arseenin mediaanipitoisuus ylitti haitattoman pitoisuuden ainoastaan havaintopisteessä S8. Syvempien kerroksien maksimipitoisuuksilla havaintopisteen S10 arseenipitoisuus ylitti sedimenttien haitattoman pitoisuuden ja havaintopisteissä S2 ja S8 maksimipitoisuudet olivat pilaantuneen sedimentin tasoa.

Pintasedimenttien (0-2 cm) mediaani nikkelipitoisuus oli yli haitattoman pitoisuuden (45 mg/kg dw) Luikonlahden havaintopisteillä S2, S3A ja S10 (taulukko 8). Nikkelin maksimipitoisuus havaintopisteen S10 sedimentin pintakerroksessa ylitti myös pilaantuneisuuden tason (taulukko 9). Syvemmissä sedimentin kerroksissa ainoastaan nikkelin maksimipitoisuudet ylittivät haitattoman pitoisuuden havaintopisteissä S2 ja S10.

Kadmiumin pitoisuus oli koholla havaintopisteessä S2, jossa haitaton pitoisuus ylittyi kadmiumin mediaanipitoisuuksilla kaikissa sedimentin kerroksissa (taulukko 8). Kadmiumpitoisuudet jäivät kuitenkin alle pilaantuneisuuden rajan (taulukko 9). Myös lyijy oli koholla havaintopisteen S2 syvemmissä sedimenttikerroksissa. Haitaton taso ylittyi sedimentin lyijyn mediaanipitoisuuksilla (taulukko 8). Sinkin, kuparin ja kromin pitoisuudet olivat haitattomalla tasolla.

Taulukko 7. Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien normalisoidut metallipitoisuudet (mg/kg dw) (Med = mediaani, Max = maksimi)

Alue	Syvyys (cm)	'	Zn	Ni	As	Cu	Cr	Cd	Pb
Luikonlahti
S7	0-2		103.7	43.6	78.6	24.3	22.2	nd	nd
S2	0-2	Med	96.5	49.3	69.5	18.2	22.4	0.62	32.5
		Max	96.9	49.9	85.5	19.1	24.7	0.7	34.9
	2-10	Med	101.7	32.4	11.3	25	21.9	0.71	41.9
		Max	129.7	54.2	61.4	34.6	24.9	0.96	56.3
	tausta		78.5	14.8	4.1	15.2	19.9	0.68	28.6
S3A	0-2		82.2	52.2	429.1	20.7	31.4	nd	nd
S8	0-2	Med	83.8	53.2	106	23.3	32.7	0.39	26.8
		Max	85.3	54	112	23.3	32.9	0.4	27.8
	2-10	Med	76	28.4	21.2	17.1	24.2	0.385	24.2
		Max	86.7	0.51	66.6	26.7	32.4	0.51	31.1
	tausta	Med	51.3	32.8	3.6	16.3	24	0.25	11.4
		Max	56.9	17.9	4	12.6	24.4	0.28	13.1
S10	0-2	Med	76.3	59.2	126.1	16	24.8	0.385	17.8
		Max	79	64.9	162	16.3	25.3	0.46	18.8
	2-10	Med	62.7	26.2	5.7	16.6	26.7	0.37	20.4
		Max	78.9	46.6	52.7	31.9	31.3	0.44	29.8
	tausta (10-12)	Med	45	17.9	2.5	11.2	28.1	0.22	7.6
		Max	45.2	18.1	2.6	11.2	28.2	0.22	7.6
Petkellahti
S1A	0-2		683	109.7	3.2	26	10.7	nd	nd
	tausta (15-17)		245.7	113.4	4	184.2	33.7	nd	nd

Taulukko 8. Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien metallipitoisuuksien (mg/kg dw) suhde ruoppausmassojen laatukriteerien haitattomaan pitoisuuteen (taso 1) (mg/kg dw).

Alue	Syvyys (cm)	'	Zn	Ni	As	Cu	Cr	Cd	Pb
Luikonlahti
S7	0-2		0.61	0.97	5.24	0.49	0.34	nd	nd
S2	0-2	Med	0.57	1.1	4.64	0.36	0.35	1.24	0.81
		Max	0.57	1.11	5.7	0.38	0.38	1.4	0.87
	2-10	Med	0.6	0.72	0.76	0.5	0.34	1.42	1.05
		Max	0.76	1.21	4.09	0.69	0.38	1.92	1.41
	tausta		0.46	0.33	0.27	0.3	0.31	1.36	0.71
S3A	0-2		0.48	1.16	28.61	0.41	0.48	nd	nd
S8	0-2	Med	0.49	1.18	7.07	0.47	0.5	0.78	0.67
		Max	0.5	1.2	7.47	0.47	0.51	0.8	0.7
	2-10	Med	0.45	0.63	1.41	0.34	0.37	0.77	0.6
		Max	0.51	0.01	4.44	0.53	0.5	1.02	0.78
	tausta	Med	0.3	0.73	0.24	0.33	0.37	0.5	0.28
		Max	0.33	0.4	0.27	0.25	0.38	0.56	0.33
S10	0-2	Med	0.45	1.32	8.41	0.32	0.38	0.77	0.45
		Max	0.46	1.44	10.8	0.33	0.39	0.92	0.47
	2-10	Med	0.37	0.58	0.38	0.33	0.41	0.74	0.51
		Max	0.46	1.04	3.51	0.64	0.48	0.88	0.75
	tausta (10-12)	Med	0.26	0.4	0.17	0.22	0.43	0.44	0.19
		Max	0.27	0.4	0.17	0.22	0.43	0.44	0.19
Petkellahti
S1A	0-2		4.02	2.44	0.21	0.52	0.16	nd	nd
	tausta (15-17)		1.45	2.52	0.27	3.68	0.52	nd	nd

Taulukko 9. Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien metallipitoisuuksien (mg/kg dw) suhde ruoppausmassojen laatukriteerien pilaantuneisuuden tasoon (taso 2) (mg/kg dw).

Alue	Syvyys (cm)	'	Zn	Ni	As	Cu
Luikonlahti
S7	0-2		0.21	0.73	1.31	0.27
S2	0-2	Med	0.19	0.82	1.16	0.2
		Max	0.19	0.83	1.43	0.21
	2-10	Med	0.2	0.54	0.19	0.28
		Max	0.26	0.9	1.02	0.38
	tausta		0.16	0.25	0.07	0.17
S3A	0-2		0.16	0.87	7.15	0.23
S8	0-2	Med	0.17	0.89	1.77	0.26
		Max	0.17	0.9	1.87	0.26
	2-10	Med	0.15	0.47	0.35	0.19
		Max	0.17	0.01	1.11	0.3
	tausta	Med	0.1	0.55	0.06	0.18
		Max	0.11	0.3	0.07	0.14
S10	0-2	Med	0.15	0.99	2.1	0.18
		Max	0.16	1.08	2.7	0.18
	2-10	Med	0.13	0.44	0.1	0.18
		Max	0.16	0.78	0.88	0.35
	tausta (10-12)	Med	0.09	0.3	0.04	0.12
		Max	0.09	0.3	0.04	0.12
Petkellahti
S1A	0-2		1.37	1.83	0.05	0.29
	tausta (15-17)		0.49	1.89	0.07	2.05

Sedimenttien metallipitoisuuksien vaaranarviointi kanadalaisilla ohjearvoilla

Kanadan ohjearvot perustuvat pilaantuneiden sedimenttien luonnollisissa olosuhteissa vesieliöille aiheuttamien haittavaikutusten mittauksiin. Kanadan ohjearvot ISQG (Interim sediment quality guideline) vastaa haitatonta pitoisuustasoa, jota pienemmät pitoisuudet eivät oletettavasti aiheuta biologia haittavaikutuksia ja PEL (Probable effect level) on arvioitu pitoisuustaso, jossa haittavaikutuksia voi esiintyä. Taulukossa 10 on annettu sedimenttien kanadalaiset ohjearvot (ISQG, PEL) arseenille, kadmiumille, kuparille, lyijylle, sinkille ja kromille. Luikonlahden ja Petkellahden havaintopisteiden sedimenttien metallipitoisuuksia verrattiin Kanadan ohjearvoihin (Taulukko 10).

Luikonlahden pintasedimenttien keskimääräinen arseenipitoisuus ylitti kanadalaisen ohjearvon haitattoman pitoisuustason ja arvioidun haitallisen pitoisuuden. Muut metallit ylittivät niukasti haitattoman pitoisuustason. Kanadalaisten ohjearvojen mukaan Petkellahdella sedimentin sinkkipitoisuus oli haitallisen pitoisuuden tasoa ja kuparipitoisuus ylitti haitattoman tason.

Taulukko 10. Kanadan ohjearvot (ISQG = haitaton pitoisuustaso ja PEL= arvioitu haitallinen pitoisuus) makean veden sedimenttien metalleille (mg/kg ka). Luikonlahden ja Petkellahden pintasedimentin (0-2 cm) keskimääräisten metallipitoisuuksien suhde kanadalaisiin ohjearvoihin (* nd).

.	.	LUIKONLAHTI	'	'	'	'	PETKELLAHTI
	ISQG	S2	S3A	S7	S8	S10	S1A
As	5.9	25.9	136.8	25.4	40	49.7	1
Cd	0.6	1.7	*	*	1.7	1.7	*
Cr	37.3	1	1.7	1.2	1.8	1.2	0.5
Cu	35.7	1.1	1.2	1.4	1.4	1.1	1.5
Pb	35	1.6	*	*	1.5	0.9	*
Zn	123	1.6	1.5	1.9	1.5	1.3	12.1
	PEL	S2	S3A	S7	S8	S10	S1A
As	17	9	47.5	8.8	13.9	17.2	0.4
Cr	90	*	*	*	*	*	*
Cu	197	*	*	*	*	*	*
Pb	91.3	*	*	*	*	*	*
Zn	315	0.6	0.6	0.7	0.6	0.5	4.7

Sedimenttien metallipitoisuuksien vertaaminen maaperän pilaantuneisuuden ohje-arvoihin (PIMA)

PIMA-asetuksen 214/2007 maaperän pilaantuneisuuden ohjearvot eivät sovellu suoraan sedimenttien pilaantuneisuuden arviointiin, mutta ohjearvoja on sovellettu mm. silloin, kun ruoppausmassoja suunnitellaan sijoitettavaksi maaperälle. Vaarasuhde RCR_PIMA laskettiin vertaamalla sedimentin pintakerroksen keskimääräisiä metallipitoisuuksia PIMA -asetuksen kynnysarvoihin sekä alempaan ja ylempään ohjearvoon (taulukko 11).

Taulukko 11. Luikonlahden ja Petkellahden pintasedimentin (0-2 cm) keskimääräisten metallipitoisuuksien suhde maaperän pilaantuneisuuden kynnysarvoihin sekä alempaan ja ylempään ohjearvoon (RCR_PIMA) (* nd).

'	'	LUIKONLAHTI	'	'	'	'	PETKELLAHTI
	Kynnys-arvo (mg/kg dw)	S2	S3A	S7	S8	S10	S1A
As	5	29.2	161.4	30	47.4	53.9	1.2
Cd	1	1	*	*	0.8	0.7	*
Cr	100	0.4	0.6	0.4	0.7	0.4	0.2
Cu	100	0.4	0.4	0.5	0.5	0.3	0.6
Ni	50	2	2.5	2.1	2.4	2.5	4.9
Pb	60	0.9	*	*	0.9	0.5	*
Zn	200	1	0.9	1.2	0.9	0.8	7.5
	Alempi ohjearvo (mg/kg dw)	S2	S3A	S7	S8	S10	S1A
As	50	2.92	16.14	3	4.74	5.39	0.12
Ni	100	1	1.25	1.05	1.2	1.25	2.45
Zn	250	0.8	0.72	0.96	0.72	0.64	5.96
	Ylempi ohjearvo (mg/kg dw)	S2	S3A	S7	S8	S10	S1A
As	100	1.46	8.07	1.5	2.37	2.695	0.06
Ni	150	0.67	0.83	0.7	0.8	0.83	1.63
Zn	400	0.5	0.45	0.6	0.45	0.4	3.73

Luikonlahden S2, S8 ja S10 arseenin taustapitoisuus (sedimenttikerros 10-12 cm, taulukko 4) ylitti maaperän kynnysarvon. Petkellahden (S1A) sedimentin Zn ja Ni taustapitoisuudet ylittivät maaperän alemman ohjearvon.

Sedimentin pintakerroksessa keskimääräiset As pitoisuudet ylittivät maaperän ylemmän ohjearvon kaikilla Luikonlahden havaintopisteillä (taulukko 11). Luikonlahden nikkelipitoisuudet ylittivät maaperän alimman ohjearvon. Petkellahdella pintasedimentin Zn ja Ni pitoisuudet ylittivät ylemmän ohjearvon.

Yhteenveto sedimenttien perusarvioinnista

Sedimenttien ruoppaus-massojen laatukriteereiden mukaan Luikonlahden sedimenttien arseeni- ja nikkelipitoisuudet sekä Petkellahden sedimentin kupari-, nikkeli- ja sinkkipitoisuudet ovat pilaantuneen tasolla 2. Luikonlahden sedimenttien kadmium- ja lyijypitoisuus sijoittuivat laatukriteereissä harmaalle alueelle (tasojen 1 ja 2 väliin). Nämä metallit sisällytetään tarkennettuun riskinarviointiin. Kanadalaiset sedimenttien ohjearvot ja maaperän PIMA asetuksen ohjearvot antoivat samansuuntaisen arvion sedimenttien tilasta.

Tarkennettu arviointi

Kd - sedimentti:vesi -jakautumiskerroin

Metallien jakautumiskerroin (Kd) sedimenteille määritetään sedimentti/huokosvesi tasapainosuhteesta seuraavasti:

Kd= Csediment⁄Caq

missä

C_sediment = sedimentin metallipitoisuus (mg/kg dw) ja

C_aq = huokosveden metallipitoisuus (mg/L)

Luikonlahden sedimenttien metallipitoisuuksien jakautumiskerroin (Kd) sedimentin ja huokosveden välillä arvioitiin Luikonlahden vuonna 2012 kerätyistä sedimentti- ja huokosvesiarvoista. Taulukkoon 12 on koottu metallien Kd ja LogKd sedimenttien maksimi ja minimi metallipitoisuuksille sekä pahin tilanne Kd(10th) pitoisuuden 10. persentiilin mukaan. Luikonlahden sedimenttien PNEC –arvon laskemiseen käytettiin Kd (10th) arvoa.

Taulukossa 13 on esitetty keskimääräiset Kd –arvot eri sedimenttikerroksille Luikonlahden havaintopisteillä. Sedimenttipitoisuudet ovat vuosilta 2010-2011 aineistoista ja huokosvesi vuoden 2012 aineistosta.

Taulukko 12. Metallien jakautumiskerroin (Kd) ja Log(Kd) sedimentin ja huokosveden välillä Luikonlahden maksimi ja minimi sekä 10. persentiilin metallipitoisuuksilla (mg/kg dw).

'	Kd Max	Log(Kd) Max	Kd Min	Log(Kd) Min	Kd(10th)	LogKd(10th)
			L/kg
As	362500	5.56	183	2.26	221	2.34
Cd	200000	5.3	50000	4.7	50000	4.7
Co	119048	5.08	4167	3.62	4605	3.66
Cr	138000	5.14	30769	4.49	32642	4.51
Cu	81395	4.91	47826	4.68	51652	4.71
Pb	600000	5.78	142857	5.15	164071	5.22
Ni	127211	5.1	8921	3.95	8952	3.95
Fe	1025000	6.01	2650	3.42	3261	3.51
Zn	81675	4.91	32724	4.51	32924	4.52
V	281250	5.45	22973	4.36	36651	4.56

Taulukko 13. Metallien keskimääräinen jakautumiskerroin LogKd (L/kg) sedimentin ja huokosveden välillä (N=2) Luikonlahden havaintopisteillä.

Havaintopiste	Syvyys (cm)	As	Cd	Co	Cr	Cu	Ni	Pb	Zn
LUIS2	0-2	5,7	4,7	5,0	5,0	4,7	4,8	5,8	4,0
LUIS8	0-2	4,0	4,6	3,6	5,1	4,9	3,9	5,4	4,1
LUIS10	0-2	4,1	4,5	4,1	4,9	4,7	4,0	5,2	4,1
LUIS3A	0-2	4,5	nd	4,0	4,8	4,8	4,2	nd	4,8
LUIS2	2-10	4,1	4,9	3,7	4,7	4,9	4,1	5,5	4,0
LUIS8	2-10	2,7	4,6	4,2	4,7	5,0	4,1	5,6	4,5
LUIS10	2-10	2,4	4,6	4,1	4,8	5,0	4,0	5,5	4,5
LUIS3A	*	1,6	nd	3,7	4,7	4,8	4,4	nd	4,8

(*) sedimentin syvempien kerroksien keskiarvo on sedimentin 15–17 cm:n ja huokosveden 2-10 cm:n pitoisuustiedoista

Metallien yleisen PNECsedimentti arvon johtamiseen käytettiin myös EPA:n 2005 raportissa (EPA/600/R-05/074) annettuja sedimentin ja huokosveden Kd arvoja eri metalleille (Taulukko 14).

Taulukko 14 Sedimentin ja huokosveden logKd (L/kg) arvot eri metalleille (US EPA 2005, EPA/600/R-05/074).

Metalli	Mediaani	Keskiarvo	Keskihajonta	Min	Max
As	2,2	2,4	0,7	1,6	4,3
Cd(II)	3,7	3,3	1,8	0,5	7,3
Cr(III)	nd	4,9	1,5	1,9	5,9
Cr(VI)	nd	1,7	1,4	0	4,4
Cu(II)	4,1	3,5	1,7	0,7	6,2
Ni(II)	nd	3,9	1,8	0,3	4
Pb(II)	5,1	4,6	1,9	2	7
Zn(II)	4,8	4,1	1,6	1,5	6,2

Yleinen PNEC -arvo sedimenteille

Kd –arvolla johdettu PNECsedimentti

Sedimentin yleinen PNEC-arvo voidaan laskea sedimentin metalleille veden arvioidun haitattoman pitoisuuden (PNECvesi) ja sedimentin jakautumiskertoimen (Kd) avulla (ECHA 2008), jos yleistä PNEC –arvoa ei ole jo olemassa. Yhtälö PNEC-arvon johtamiselle on muotoa

PNECsedimentti = PNECvesi (mg/L)* Kd (L/kg)

Makean veden metallien haitaton pitoisuus arvioitiin neljälle eri trofiatasolle (levät, äyriäiset, pohjaeläimet ja kalat) (Taulukko 15). Jakautumiskertoimena (Kd) käytettiin sekä Luikonlahden pahimman tilanteen (Kd 10th) (Taulukko 12) että EPA:n (2005) raportissa annettuja sedimentin ja huokosveden keskimääräisiä Kd -arvoja (Taulukko 14). Makean veden sedimentin yleinen PNEC –arvo muutamille metalleille on saatavilla myös ECHA:n rekisteröityjen kemikaalien tietokannasta (Taulukko 16).

Taulukko 15. Vesien arvioitu haitaton pitoisuus PNECvesi (mg/L) neljälle eri vesiympäristön trofiatasolle (levät, äyriäiset, pohjaeläimet ja kalat).

PNECvesi (mg/L)	Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat
As		0.0633		0.0329
Cd	0.0003	0.0000003	0.00018	0.000002
Cu	0.0005	0.00004	0.00163	0.00016
Pb		0.00063	0.0057	0.000003
Ni	0.00123	0.00069	0.0363	0.004
Zn	0.00049	0.0037		0.0025

Taulukko 16. Metallien yleinen PNEC –arvo maaperälle, makealle vedelle ja makean veden sedimentille (ECHA, European Chemical Agency, tietokanta)

PNEC	Maa (mg /kg dw)	Vesi (µg/ L)	Sedimentti (mg kg dw)
Arseeni	0.095	0.0005	5
Kadmium	0.9	0.19	1.8
Koboltti	7.9	0.51	9.5
Kromi	21.1	6.5	205.7
Kupari	65	7.8	87
Lyijy	147	6.5	174
Nikkeli	23.5	*	*
Sinkki	35.6	20.6	117.8
Vanadiini	*	7.6	240

Arviointikerroimella AF ja SSD jakaumalla johdettu PNEC

Kohde-eliöt ja reseptoreiden valinta

Luikonlahdella ja Petkellahdella altistumisen kannalta merkittävimmät sedimenttien kohde-eliöt ovat pohjaeläimet, koska sedimentteihin on kertynyt suuria määriä metalleja, joille pohjaeläimet voivat altistua joko suoraan kosketuksen tai ravinnon mukana. Myös pohjasta syövät kalat voivat altistua metalleille, kuten sinkille ja nikkelille.

Luikonlahden eliöreseptoreiksi valittiin alueelle soveltuvia lajeja, joista ekotoksisuustietoja oli saatavilla. Pohjaeläimistä valittiin surviaissääskentoukka (Chironomidae). Luikonlahden runsaslukuisempia pohjaeläimiä ovat surviaissääski ja hernesimpukat. Ekotoksikologisten kokeiden tunnuslajeja ovat surviaissääskentoukkiin kuuluvat lajit C. riparius, C. dilutus ja C. tentans, joista toksisuustietoja löytyy runsaasti. Myös vesikirppu Daphnia magna on keskeinen tunnuslaji toksikologisissa testeissä. Ekotoksisuustietoihin pohjautuen pohjaeläin- ja planktonyhteisölle, sekä kalastolle aiheutuvaa vaaraa tarkasteltiin vertaamalla veden- ja sedimentin mitattuja pitoisuustuloksia herkimpien lajien alimpaan haitattomaan pitoisuuteen (NOEC) (Taulukko 17).

Jokaiselle trofiatasoille määritettiin erikseen vaarasuhde (HQ_trofia), jonka perusteella arvioitiin mikä trofiatasoista on herkin kyseiselle metallille. Trofiatason vaarasuhde (Taulukko 18) laskettiin pintaveden liukoisen metallipitoisuuden (µg/L) ja kalan, äyriäisten sekä levien haitattomaan pitoisuuden suhteesta käyttäen eliöiden alinta havaittua NOEC arvoa tai geometristä NOEC keskiarvoa:

HQlevät,äyriäiset,pohjaeläimet,kalat = PEC⁄NOEC

Taulukko 17. Levien, äyriäisten, pohjaeläinten ja kalojen haitaton pitoisuus NOEC_min ja NOEC_GM pintaveden liukoisille metallipitoisuuksille (µg/L)

'	NOECmin (µg/L)	'	'	'	'	NOECGM (µg/L)	'	'	'
	Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat		Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat
As		633		329			1812		2168
Ni	12.3	6.9	363	40		33.6	16.3	528.2	67.4
Cu	5	0.4	16.3	1.6		272.9	38.2	37.4	53
Zn	4.9	37		25		17.1	193.5		116.1

Alla on esitetty (Taulukko 18) Luikonlahden ja Petkellahden metallipitoisuuksien perusteella lasketut trofiatasokohtaiset vaarasuhteet, joissa on käytetty sekä alinta NOEC arvoa että geometristä NOEC keskiarvoa.

Taulukko 18. Eri trofiatasojen vaarasuhde (HQ_trofia) Luikonlahden ja Petkellahden vesistöjen avovesikauden 2011 keskimääräisille metallipitoisuuksille (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy¹, Hertta-tietokanta avovesikauden 2008²) NOEC_min ja NOEC_GM arvoilla laskettuna.

'	NOECmin (µg/L)	'	'	'	'	NOECGM (µg/L)	'	'	'
	Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat		Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat
PETKELLAHTI
Nikkeli1	2,19	3,90	0,07	0,67		0,80	1,65	0,05	0,40
Sinkki1	13,11	1,74		2,57		3,76	0,33		0,55
Kupari2	0,34	4,24	0,10	1,06		0,01	0,04	0,05	0,03
LUIKONLAHTI
Arseeni1		0,004		0,008			0,001		0,001

Lajien herkkyysjakauma (SSD-jakauma)

Kuparille, lyijylle ja kadmiumille johdettiin PNEC_vesi -arvot lajien herkkyysjakaumalla (SSD). Kuparille löytyi kroonisia NOEC-arvoja yhteensä 128, ja arviointikertoimeksi valittiin 3. Tosin kuparin EURAR:issa arviointikertoimena on yksi. Lajiherkkyysjakauma (Kuva 2) osoittaa kalojen ja pohjaeläimien olevan herkimpiä kuparille. Lajiherkkyysjakauman mukaan kuparin PNEC_vesi -arvo on 1,12 µg/L.

Kadmiumille laskettu SSD-jakauma on koostettu 93 havainnosta niin ikään levien, äyriäisten, pohjaeläimien ja kalojen kroonisista NOEC-arvoista. Kadmiumin arviointikertoimena käytettiin myös arvoa 3 aineiston määrän perusteella. Kadmiumin PNEC_vesi -arvoksi saatiin 0,117 µg/L ja kuten kuparilla kalat ovat herkimpiä kadmiumille ja vaikutukset näkyvät jo pienemmissä pitoisuuksissa (Kuva 3).

Kuva 2. Kuparin (Cu) SSD jakauma (SSD Generator, EPA).

Kuva 3. Kadmiumin (Cd) SSD jakauma (SSD Generator, EPA).

Taulukkoon 19 on koottuna Kd- arvoilla johdetut sedimenttien PNEC arvot, joiden mukaan määritettiin riskiluvut Luikonlahden sedimenttien metallipitoisuuksille.

Taulukko 19. PNEC_sedimentti -arvot arseenille, nikkelille, sinkille, kuparille, kadmiumille ja lyijylle (mg/kg dw) sedimentin ja huokosveden eri Kd –arvoilla (Luikonlahti ja US EPA, 2005) ja SSD jakaumalla ja Kd(10th) johdettuna, sekä sedimenttien yleinen PNEC_sedimentti (ECHA).

'	As	Ni	Zn	Cu	Cd	Pb
Luikonlahti, Kd
Levät	*	11	16.1	25.8	15	*
Äyriäiset	13.95	6.18	121.8	2.1	0,02	103.4
Pohjaeläimet	*	325	*	84.2	9	935.2
Kalat	7.25	35.8	82.3	8.26	0.1	0.49
EPA (2005), Kd
Levät		9.77	6.17	1.58	0.6	*
Äyriäiset	15.9	5.48	46.58	0.13	0	25.08
Pohjaeläimet		288.34		5.15	0.36	226.92
Kalat	1.31	31.77	31.47	0.51	0	0.12
SSD	*	*	*	57.85	5.85	*
PNECsediment (ECHA)	5	*		87	1.8	174

Biosaatavuuserojen korjaus: kohdekohtaisen PNEC -arvon johtaminen

SOIL_PNEC laskentaohjelma

Luikonlahden sedimenttien metallipitoisuuksien riskiarvioon käytettiin SOIL_PNEC laskentaohjelmaa, joka on kehitetty maaperän metallipitoisuuksien riskinarviointiin (http://www.arche-consulting.be/metal-csa-toolbox/soil-pnec-calculator/). Tässä yhteydessä PEC-arvona käytettiin sedimenteistä mitattua pitoisuutta. SOIL_PNEC laskentaohjelma laskee kohdekohtaiset riskiluvut kuparille, nikkelille ja sinkille huomioiden myös paikalliset olosuhteet (pH ja savi- ja orgaanisenaineksen osuudet). Laskentaohjelma laskee PNEC -arvot myös kadmiumille ja lyijylle, mutta ne eivät sovellu kohdekohtaiseen tarkasteluun vaan ainoastaan vaaran tunnistamiseen.

SOIL_PNEC –ohjelmaa vastaavaa työkalua ei ole kehitetty sedimenteille. SOIL_PNEC -ohjelman käyttöä Luikonlahden sedimenttien riskinarvioinnissa perustellaan sedimenttimassan mahdollisella käytöllä maantäyteaineena, mistä voi aiheutua haittaa maaperän eliöille. Luikonlahden sedimenttien pintakerroksen (0-2 cm) PNEC ja PEC –arvot ja riskiluvut on laskettu havaintopaikkojen metallipitoisuuksien keskiarvoista (taulukot 20 ja 21). Sedimentin pH lukuna käytettiin arvoa 7 ja orgaanisen aineksen prosenttiosuutena 31/35 % havaintopaikasta riippuen. Saviaineksen osuutta ei ollut laskelmissa mukana, koska siitä ei ollut tietoa.

Taulukko 20. SOIL_PNEC ohjelmalla johdetut PNEC, RCR ja PAF % arvot Luikonlahden havaintopisteiden sedimenttien keskimääräisille metallipitoisuuksille (mg/kg dw). pH= 7, org.aines 31 % (* nd).

'	PEC	'	'	PNEC	'	RCR	'	PAF%	'
	added	total	Taustapitoisuus	added	total	total	added	added	total
Cd	0.83	0.83	0.9	1.13	0.9	0.74	0.92	3.13	*
Cu	15.78	42.75	26.97	61.62	88.37	0.26	0.48	0.05	0.38
Ni	76.24	115.26	39.02	16.82	24.66	4.53	4.67	41	51.2
Pb	13.32	46.83	33.51	163	167.9	0.08	0.28	0.01	0.29
Zn	59.32	192.4	133.08	105.04	129.39	0.56	1.49	1.42	10.7

Taulukko 21. SOIL_PNEC ohjelmalla johdetut PNEC, RCR ja PAF % arvot Petkellahden havaintopisteiden sedimenttien keskimääräisille metallipitoisuuksille (mg/kg dw). pH= 7, org.aines 35 % (* nd).

'	PEC	'	'	PNEC	'	RCR	'	PAF%	'
	added	total	Taustapitoisuus	added	total	total	added	added	total
Cd	*	*	*	*	*	*	*	*	*
Cu	21.46	55.2	33.74	61.62	88.37	0.35	0.62	0.16	1.05
Ni	130.63	244	113.37	16.82	24.66	7.77	9.89	60.93	80.12
Pb	*	*	*	*	*	*	*	*	*
Zn	1244.29	1490	245.71	105.04	129.39	11.85	11.52	76.52	80.07

Riskiluku RCR

Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien metallipitoisuuksille laskettiin riskiluvut (Taulukko 21) sedimentin ja huokosveden Kd- arvoilla, arviointikertoimen (AF), SSD jakauman ja Soil_PNEC -laskentaohjelman avulla johdetuista PNEC arvoista ja Luikonlahden sekä Petlkelahden metallipitoisuustiedoilla (PEC). Sedimentti-huokosveden Kd –arvoina käytettiin Luikonlahden paikallisia arvoja ja kirjallisuudesta saatuja Kd –arvoja (EPA 2005). Arviointikertoimella johdetulla PNECvesi arvolla arvioitiin alueen herkimmät trofiatasot kullekin metallille.

Kalojen riskiluvun suuruus Luikonlahden sedimentin lyijylle ja arseenille, sekä äyriäisten kuparille, vaihteli huomattavasti riippuen siitä oliko arvioinnissa käytettyjen Luikonlahden vai EPA:n (2005) Kd –arvoja. EPA:n Kd –arvoilla Luikonlahden sedimenttien As-, Cu- ja Pb -pitoisuuksien riskiluku oli yleensä suurempi kuin Luikonlahden omilla Kd –arvoilla. Luikonlahden sinkin ja nikkelin riskiluvut olivat samaa suuruus luokkaa EPA:n ja Luikonlahden Kd –arvoilla. Myös Petkellahdessa sedimentin sinkki- ja kuparipitoisuuden riskiluvut olivat suurempia EPA:n Kd –arvoilla johdetuilla PNEC –arvoilla kuin Luikonlahden omilla mittaustiedoilla (Taulukko 22).

Taulukko 22. Riskiluvut Luikonlahden ja Petkellahden pintasedimenttien keskimääräisille metallipitoisuuksille Kd –arvoilla, SSD -jakaumalla ja SOIL_PNEC -laskentaohjelmalla johdetuilla PNEC arvoilla (* nd).

'	As	Ni	Zn	Cu	Cd	Pb
LUIKONLAHTI
Luikonlahti, Kd
Levät	*	10.5	12	1.7	0.1	*
Äyriäiset	23.1	18.7	1.6	20.4		0.5
Pohjaeläimet	*	0.4	*	0.5	0.1	0.1
Kalat	44.4	3.2	2.3	5.2	8	95.5
EPA (2005), Kd
Levät	*	11.8	31.2	27.1	1.3	*
Äyriäiset	20.2	21	4.1	329.2		1.9
Pohjaeläimet	*	0.4	*	8.3	2.2	0.2
Kalat	245.7	3.6	6.1	83.9		390
SSD	*	*	*	0.7	0.1	*
PNECsediment (ECHA)	64.4	*	*	0.5	0.4	0.3
SOILPNECtotal	*	4.5	0.6	0.3	0.7	0.1
SOILPNECadded	*	4.7	1.5	0.5	0.9	0.3
PETKELLAHTI
Luikonlahti, Kd
Levät	*	22.2	92.5	2.1	*	*
Äyriäiset	0.4	39.5	12.2	26.3	*	*
Pohjaeläimet	*	0.8	*	0.7	*	*
Kalat	0.8	6.8	18.1	6.7	*	*
EPA (2005), Kd
Levät	*	25	241.5	34.9	*	*
Äyriäiset	0.4	44.5	32	424.6	*	*
Pohjaeläimet	*	0.8	*	10.7	*	*
Kalat	4.7	7.7	47.3	108.2	*	*
SSD	*	*	*	1	*	*
PNECsediment (ECHA)	1.2	*	*	0.6	*	*
SOILPNECtotal	*	7.8	0.4	11.9	*	*
SOILPNECadded	*	9.9	0.6	11.5	*	*

Luikonlahden ja EPA:n (2005) sedimenttien Kd –arvoilla johdetut PNEC –arvot antavat myös erilaisia arvioita Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien metallipitoisuuksien haitallisuudesta vesiympäristön eri trofiatasoille. Luikonlahden ja EPA:n Kd- arvoilla sedimenttien metallit aiheuttavat mahdollista riskiä leville, äyriäisille, pohjaeläimille ja kaloille suuruusjärjestyksessä seuraavasti:

Luikonlahti	Luikonlahden Kd	EPA:n Kd
Levät	Zn ≥ Ni > Cu	Zn > Cu> Ni
Äyriäiset	As ≥ Cu ≥ Ni> Zn	Cu > Ni ≥ As >Zn >Pb
Pohjaeläimet	RCR < 1	Cu > Cd
Kalat	Pb> As> Cd> Cu>Ni ≥ Zn	Pb > As > Cu> Zn ≥ Ni

.

Petkellahti	Luikonlahden Kd	EPA:n Kd
Levät	Zn> Ni > Cu	Zn > Cu> Ni
Äyriäiset	Ni> Cu> Zn	Cu > Ni > Zn
Pohjaeläimet	RCR < 1	Cu
Kalat	Zn >Ni ≥ Cu	Cu>Zn>Ni> As

Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien pääasialliset altistujat ovat pohjaeläimet, joille vallitsevat metallipitoisuudet eivät Luikonlahden Kd –arvoilla saatujen riskilukujen mukaan aiheuttaisi haittaa. EPA:n Kd-arvoilla sedimenttien Cu- ja Cd- pitoisuudet mahdollisesti aiheuttavat pohjaeläimille haittaa (RCR = 2.2 –10.7). Riskinarvion perusteella sedimenttien metallipitoisuuksista aiheutuva riski on kuitenkin pienempi pohjaeläimille verrattuna muihin vapaan veden eliöryhmiin. Herkimmäksi lajiksi osoittautuivat kalat, joille lähes kaikki tarkastelussa mukana olleet sedimenttien metallien pitoisuudet aiheuttivat riskiä. Äyriäisille riskiä voivat aiheuttaa Luikonlahden ja Petkellahden sedimenttien Cu, Ni, Zn ja As pitoisuudet.

Yleisillä PNEC_sediment –arvoilla (ECHA) ainoastaan As -pitoisuus ylittää riskirajan sekä Luikonlahdessa että Petkellahdessa, mutta Petkellahdessa riskiluku on huomattavasti pienempi. Lajiherkkyysjakaumalla, jolla pystyttiin tarkastelemaan ainoastaan kuparin ja kadmiumin vaikutuksia, sedimenttien metallipitoisuuksista ei olisi haittaa Luikonlahdella lainkaan ja Petkellahdellakin kuparin riskiluku yksi viittaisi vähäiseen riskiin. Soil_PNEC –arvioinnissa Ni (total) ja Zn (added) riskiluvuilla, Luikonlahden sedimentin läjittämisestä maalle tai käytöstä maaparannusaineena voi mahdollisesti aiheutua haittaa maaperän eliöille. Myös Petkellahden sedimentin Cu ja Ni (SOIL_PNEC total ja added) pitoisuuksista voi olla haittaa maaperässä.

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

• Tiedosto:Opasnetin malli sedimentit.docx