Lihaluujauhokäsittelyn vaikutus raskasmetallien liukoisuuteen

Abstract

Maaperän saastuminen ihmisen toiminnan seurauksena on vakava ympäristöongelma. Pilaantuneista kohteista moni on sekasaastunut. Tämänkaltaisissa kohteissa orgaanisten haitta-aineiden lisäksi maassa saattaa olla myös raskasmetalleja. Tavanomaiset saastuneen maaperän kunnostusmenetelmät, kuten massanvaihto, ovat usein kalliita ja ekologisesti kestämättömiä. Monet biologiset kunnostusmenetelmät ovat taloudellisempia ja aiheuttavat kohteiden ekosysteemille vähemmän vahinkoa. Näiden menetelmien käyttö Suomessa on kuitenkin suhteellisen vähäistä niihin liittyvien epävarmuustekijöiden takia.

Yksi biologinen maaperän kunnostusmenetelmä on biostimulaatio, jossa maan luontaisen mikrobipopulaation hajotustoimintaa pyritään nopeuttamaan. Menetelmässä maaperän oloja muokataan haitta-aineiden mineralisaatiolle sopivammaksi. Tämä voidaan toteuttaa lisäämällä maaperään muun muassa ravinteita, yleisimmin typpeä ja fosforia. Lisäksi maaperän redox-potentiaalia voidaan pyrkiä muokkaamaan. Biostimulaatio toimii parhaiten orgaanisiin haitta-aineisiin, joita mikrobit kykenevät hajottamaan, esimerkiksi öljyhiilivetyihin. Menetelmän avulla ei kyetä hajottamaan raskasmetalleja. Biostimulaatio kuitenkin muuttaa maaperän olosuhteita suuresti. Muutokset redox-potentiaalissa ja pH:ssa voivat vaikuttaa suuresti maaperän raskasmetallien liukoisuuteen ja liikkuvuuteen. Jos biostimulaation avulla pyritään kunnostamaan raskasmetalleilla ja orgaanisilla haitta-aineilla saastunutta kohdetta, olisi hyvä selvittää, miten biostimulaatio voi muuttaa raskasmetallien liukoisuutta.

Tässä pro gradu -tutkielmassa testattiin lihaluujauholla suoritetun biostimulaation vaikutusta raskasmetallien liukoisuuteen. Tutkielmassa suoritettiin mikrokosmoskoe ja suuremman mittakaavan koe lysimetreillä Soilia-maaperäntutkimusasemalla. Kokeissa selvitettiin, miten lihaluujauhon sekoittaminen raskasmetalleilla saastuneeseen maahan vaikuttaa näiden metallien liukoisuuteen veteen. Lisäksi selvitettiin, liukeneeko lihaluujauhosta merkittäviä määriä fosforia. Kokeessa tutkittiin metalleja Fe, Mn, Ni, Zn, Pb ja P. Kokeissa käytettiin aidosta kohteesta peräisin olevaa saastunutta maata. Kokeessa käytetty lihaluujauho oli peräisin Honkajoki Oy:ltä. Mikrokosmoskokeissa käytettiin saastuneella maalla täytettyjä pönttöjä, joiden läpi perkoloituneesta vedestä analysoitiin liuenneiden metallien ja fosforin pitoisuudet. Lysimetrikokeissa saastuneella maalla täytettyjä lysimetrejä kasteltiin puhtaalla vedellä ja lysimetrien läpi perkoloituneesta vedestä analysoitiin niihin liuenneiden metallien ja fosforin pitoisuudet.

Kokeissa selvisi, että lihaluujauholla on suuri vaikutus joidenkin metallien liukoisuuteen. Metalleista erityisesti rautaa ja mangaania liukeni suuria pitoisuuksia sekä mikrokosmoskokeissa, että lysimetrikokeissa. Korkeimmillaan mangaanin pitoisuudet olivat jopa yli 1000 mg/l. Myös nikkeliä havaittiin korkeita pitoisuuksia, yli 60 mg/l. Sinkin ja lyijyn pitoisuudet taas olivat varsin matalia, eikä lihaluujauhokäsittelyllä ollut merkittävää vaikutusta niiden pitoisuuksiin. Fosforia uuttui enemmän lihaluujauholla käsitellystä maasta, mutta määrä ei ollut ympäristön kannalta merkittävä. Mangaanin ja raudan liukoisuuden kasvu johtuivat todennäköisesti hapettomien olojen muodostumisesta maaperään lihaluujauhon lisäyksen tehostaman mikrobitoiminnan vaikutuksesta. Metallien liukoisuuden runsas kasvu voi aiheuttaa riskejä pohjavedelle. Toisaalta lisääntynyt metallien liukoisuus voi olla myös hyödyksi, jos näitä metalleja pyritään biostimulaation yhteydessä poistamaan muilla kunnostusmenetelmillä. Fytoakkumulaatio tai elektrokineettinen kunnostus voisivat soveltua biostimulaatiota tukeviksi kunnostusmenetelmiksi kohteessa, joka on saastunut sekä hiilivedyillä, että raskasmetalleilla.