Väitös: Ilmakehän raskasmetallien pitoisuudet vähentyneet Suomessa voimakkaasti – poikkeuksena elohopea

27.10.2020
Ilmatieteen laitoksen tutkija Katriina Kyllönen selvitti väitöstyössään ilmakehän raskasmetallipitoisuuksien ja -laskeuman muutoksia sekä näiden lähteitä viime vuosikymmeninä. Työssä kehitettiin myös raskasmetallien mittausmenetelmiä.

Väitöksessä tutkittiin raskasmetallien ilmapitoisuuksia ja laskeumaa Suomessa useilla tausta-asemilla kaukana päästölähteistä. Tutkimuksen kohteena olevien raskasmetallien, kuten elohopean, kadmiumin ja lyijyn, tiedetään olevan myrkyllisiä ihmiselle, kun taas näiden laskeuma aiheuttaa haittaa ekosysteemeille.

Väitöstyössä havaittiin, että useimpien raskasmetallien ilmapitoisuudet ja laskeuma olivat pohjoisessa matalampia kuin etelässä johtuen eroista paikallisissa päästöissä sekä pidemmästä etäisyydestä Euroopan suuriin päästöalueisiin.

”Lapissa mitatut ilman raskasmetallipitoisuudet ovat erittäin alhaisia jopa globaalissa mittakaavassa”, Katriina Kyllönen sanoo.

Pohjoisen pitkä lumikausi estää myös maaperän pölyämistä, jolloin luonnollisista lähteistä peräisin olevia metalleja on vähemmän ilmassa.

Vähentyneet elohopeapäästöt eivät näy ilmapitoisuuksissa

Osana väitöstyötä tehtiin elohopeamittauksia tausta-alueiden lisäksi useissa kaupungeissa sekä teollisuusympäristöissä. Selvästi kohonneita elohopeapitoisuuksia havaittiin muutamilla paikkakunnilla, joissa toimi kemianteollisuutta, sekä jätelaitoksen läheisyydessä.

Vaikka elohopean päästöt ovat vähentyneet Suomessa ja Euroopassa, tämä ei ole heijastunut ilmapitoisuuksiin, vaan kaasumaisen elohopean pitoisuudet ovat pysyneet jokseenkin samalla tasolla.

”Hyvä uutinen sen sijaan on, että tilastollisesti merkitsevää ilmapitoisuuden nousua ei havaittu millään tutkituista metalleista Pallaksen tausta-asemalla, ja useiden alkuaineiden pitoisuudet sekä laskeuma ovat laskeneet merkittävästi eri puolilla Suomea”, Kyllönen kertoo.

Esimerkiksi lyijylaskeuma on vähentynyt Suomen kaikilla tausta-asemilla 55–81 prosenttia 1990-luvun lopun jälkeen, kun taas ympäristölainsäädännössä säänneltyjen alkuaineiden arseenin, kadmiumin, nikkelin ja lyijyn pitoisuus hengitettävissä hiukkasissa on vähentynyt Pallaksen mittausasemalla 54–64 prosenttia samalla ajanjaksolla.

Raskasmetalleilla on sekä luonnollisia että ihmisen aiheuttamia lähteitä

Pallaksen mittausasemalla havaittiin, että raskasmetallien päästöt Suomen rajojen ulkopuolella vaikuttavat niiden ilmapitoisuuksiin. Merkittävimmiksi ihmisperäisiksi päästölähteiksi määritettiin polttoprosessit, teollisuus sekä Kuolan niemimaan metallisulatot, joiden vaikutukset kantautuvat kaukokulkeuman myötä Lappiin asti. Luonnolliseksi lähteeksi havaittiin maaperästä pölyäminen, joskin ihmisperäinen laskeuma vaikuttaa tähänkin lähteeseen.

Elohopean luonnollisia lähteitä tutkittiin tarkemmin työssä kehitetyllä vuomittausmenetelmällä Lammin tausta-asemalla. Tutkimuksessa havaittiin, että elohopeaa haihtui enemmän metsämaasta kuin suolta, ja metsämaasta haihtunut elohopean määrä vastasi maahan laskeuman mukana kertynyttä määrää. Tämä osoitti, että kertaalleen maahan laskeutunut elohopea jatkaa kiertokulkuaan niin ekosysteemissä kuin ilmakehässä.

Väitöskirja tarkastetaan 30.10. Helsingissä

Katriina Kyllönen väittelee 30.10.2020 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Fluxes, trends and source characterisation of atmospheric trace elements".

Väitöstilaisuus järjestetään Helsingin yliopiston Kemian laitoksella (Auditorio A110), osoitteessa A. I. Virtasen aukio 1, Helsinki. Tilaisuutta voi seurata myös etänä (linkki: https://helsinki.zoom.us/j/64972340535?pwd=T2pzS0dFNjNHUlF2NG1TaWVNKzNIQT09). Salasana: 919919.

Vastaväittäjänä on professori Henrik Skov (Aarhus University, DK), ja kustoksena toimii professori Marja-Liisa Riekkola.

Katriina Kyllönen kirjoitti ylioppilaaksi Ressun lukiosta 1999. Filosofian maisteriksi hän valmistui Helsingin yliopistosta 2005.

Lisätietoja:

Tutkija Katriina Kyllönen, Ilmatieteen laitos, puh. 029 539 5461, katriina.kyllonen@fmi.fi Väitöskirja on saatavilla Helda-palvelussa http://hdl.handle.net/10138/320505