Suomen pintavesien lyijyn ja nikkelin taustapitoisuudet ja niiden biosaatavuus

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112252346
Julkaisun nimi: Suomen pintavesien lyijyn ja nikkelin taustapitoisuudet ja niiden biosaatavuus
Tekijä: Kohijoki, Virve
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Geotieteiden ja maantieteen laitos
Opinnäytteen taso: pro gradu -tutkielmat
Tiivistelmä: Natural background concentrations of lead and nickel in Finnish surface waters are low. The average background concentration of lead is 0.30 µg L-1 and median is 0.21 µg L-1. The average background concentration of nickel is 1.17 µg L-1 and median is 0.44 µg L-1. Concentrations of metals change locally. High lead concentrations in waters are almost independent of geological conditions while high nickel concentrations in waters can be explained by features of bedrock and soil. In addition to background concentrations of lead and nickel the harmfulness of metals is estimated with bioavailability. Bioavailability of metals is determined by biotic ligand (BLM) models. Bioavailable portion of lead and nickel is estimated with amounts of free metal ions and metals ions that attach to biotic ligand. Modeling works well with lead but with nickel there remains room for further development. In the case of lead amount of free lead ions are clearly under 1 % of waters lead concentrations and amount of lead ions attach to biotic ligand are under 1 % of free lead ions. In the case of nickel bioavailable concentrations vary depending on modeling program. Free nickel ion concentrations were between permilles and 80 % of waters nickel concentrations. The material of this study is based on 1812 analytical results from Finnish surface waters. Materials are from the monitoring program of environmental database Hertta and large-scale stream water mapping of Geological Survey of Finland (GSF). Research methods that are used are statistical analysis and BLM modeling programs. Bioavailability of lead is estimated with Biotic Ligand Model version 2.2.3 and Mineql + version 4.6. Bioavailability of nickel is estimated with Mineql + version 4.6 and Visual MINTEQ version 3.0. Suitability of environmental quality standard (EQS) limits of EU water framework directive in chemical conditions of Finnish surface waters is estimated based on results of this study. According to material of this study current EQS limits which are 7.2 µg L-1 for lead and 20 µg L-1 for nickel are suitable for Finnish surface water conditions and limits are exceeded only in a small proportion of stream water analyses. Based on estimation of bioavailability of lead and nickel it is possible that EQS limits could be lowered to the proposed levels that are for inland surface waters 1.2 µg L-1 for lead and 4 µg L-1 for nickel. New limits would be concentrations, which are accumulated to organisms and then bioavailability questions would be taken into account. There should be working and reliable BLM model for nickel also if EQS limits will be tightened.Suomen pintavesien luontaiset lyijyn ja nikkelin taustapitoisuudet ovat alhaisia. Lyijyn taustapitoisuus on keskiarvona 0,30 µg L-1 ja mediaanina 0,21 µg L-1. Nikkelin taustapitoisuus on keskiarvona 1,17 µg L-1 ja mediaanina 0,44 µg L-1. Metallien pitoisuudet vaihtelevat paikallisesti. Korkeat lyijypitoisuudet eivät ole yhteydessä geologisiin olosuhteisiin, kun taas nikkelin korkeille pitoisuuksille on löydettävissä selityksiä kallio- ja maaperästä. Lyijyn ja nikkelin taustapitoisuuksien lisäksi niiden haitallisuutta arvioidaan metallien biosaatavuuksien avulla. Metallien biosaatavuudet määritetään bioottisilla ligandi (BLM)-malleilla. Lyijyn ja nikkelin biosaatavaa osuutta arvioidaan vapaiden metalli-ionien ja bioottiseen ligandiin sitoutuvien metalli-ionien määrinä. Mallinnus toimii hyvin lyijyn tapauksessa, mutta nikkelin biosaatavuuden mallintamisessa on vielä puutteita. Lyijyn kohdalla vapaita lyijy-ioneja on selvästi alle 1 % vesien lyijypitoisuuksista ja bioottiseen ligandiin liittyviä lyijy-ioneja on vapaista lyijy-ioniesta alle 1 %. Nikkelillä biosaatavat pitoisuudet vaihtelivat mallinnusohjelmasta riippuen promille-luokasta 80 %:n veden nikkelipitoisuudesta. Tutkimuksen aineistona on 1812 analyysitulosta Suomen pintavesistä. Aineistot ovat peräisin ympäristötiedon hallintajärjestelmä Hertasta sekä Geologisen tutkimuskeskuksen (GTK) suuralueellisesta purovesikartoituksesta. Tutkimusmenetelminä käytetään tilastollisia analyysejä sekä BLM-mallinnusohjelmia. Lyijyn biosaatavuutta arvioidaan Biotic Ligan Model versiolla 2.2.3 ja Mineql + versiolla 4.6. Nikkelin biosaatavuutta arvioidaan Mineql + versiolla 4.6 ja Visual MINTEQ versiolla 3.0. Tutkimuksessa tulosten pohjalta arvioidaan EU:n vesipuitedirektiivissä asetettujen ympäristönlaatunormien (EQS) raja-arvojen soveltuvuutta Suomen pintavesien kemiallisiin olosuhteisiin. Aineiston perusteella nykyiset EQS raja-arvot, jotka ovat lyijylle 7,2 µg L-1 ja nikkelille 20 µg L-1, sopivat hyvin Suomen olosuhteisiin ja ne ylittyvät vain hyvin pienessä osassa purojen analyysituloksia. Lyijy ja nikkelin biosaatavuuksien arviointien perusteella raja-arvoja olisi mahdollisuus myös laskea ehdotetulle tasolle, joka on sisämaan pintavesissä lyijylle 1,2 µg L-1 ja nikkelille 4 µg L-1. Uudet raja-arvot olisivat eliöhin kertyneitä pitoisuuksia, jolloin biosaatavuustekijät olisi otettu huomioon. EQS raja-arvojen tiukentamista varten tarvittaisiin toimiva ja luotetta BLM-malli myös nikkelille.
URI: URN:NBN:fi-fe2017112252346
http://hdl.handle.net/10138/41129
Päiväys: 2013
Oppiaine: Geology
Geologia
Geologi


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
Gradu_Kohijoki.pdf 1.495MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot