Suomen ympäristökeskus | Finlands miljöcentral | Finnish Environment Institute

sykefi header valkoinen

Nikkelin ja lyijyn biosaatavan osuuden määrittäminen ja ympäristölaatunormien seuranta vedenlaatutekijöihin perustuvien mallien (Biotic Ligand Model) avulla

+ Näytä tiedot

Hankkeen perustiedot

Tausta

Metallien ympäristökohtaloon ja käyttäytymiseen vesistöissä vaikuttaa suuresti vedenlaatu, sekä metallien reaktiivisuus ja niiden kyky muodostaa ligandeja epäorgaanisten ja orgaanisten ainesten kanssa. Niinpä metallien kokonaispitoisuudesta vain osa on reaktiivisessa muodossa (metalli-ionina) joka kykenee sitoutumaan eliöihin. Tosin joillakin metalleilla (Cu) myös jotkin epäorgaaniset muodot ovat biosaatavia ja myrkyllisiä. Tämä niin sanottu biosaatava osuus, on merkityksellinen metallien riskin arvioinnin kannalta ja poikkeaa ympäristöseurantojen nykyisestä käytännöstä eli liuenneesta metallista. Liukoinen metalli on toiminnallinen termi, joka perustuu suodatukseen.

Biotic Ligand –mallit (BLM) on kehitetty arvioimaan metallien, erityisesti kaksiarvoisten metallien, sitoutumista ja myrkyllisyyttä vesieliöissä. Malli perustuu metallin jakautumisen ymmärtämiseen luonnonvesissä. Biotic viittaa sitoutumiseen biologiseen reseptoriin, joka usein tarkoittaa kalan kidusta mutta voidaan määrittää mille tahansa eliölle, jolloin kokonaispitoisuus on suhteessa vaikutuskohteen pitoisuuteen. Mallit perustuvat sitoutumisvakioihin metalli-ionin ja sitovien ligandien välillä sekä vedenlaatutekijöihin. Tärkeimmät jakautumiseen vaikuttavat tekijät ovat yleensä pH, kalsiumin ja liuenneen orgaanisen aineen (DOC) pitoisuudet. Näiden lisäksi käyttäytymiseen voivat vaikuttaa myös lämpötila, humushappo-, magnesium-, natrium-, kalium-, sulfaatti- ja kloridipitoisuus, sekä alkaliniteetti ja liuenneen epäorgaanisen hiilen pitoisuus. Jakautumisen perustana ovat siis sitoutuminen ja kilpailu muiden ionien kanssa. Huomionarvoista on, että toistaiseksi BLM menetelmä on soveltuva vain makeassa vedessä.

BLM menetelmällä lasketaan paikkakohtaisia raja-arvoja (water quality criteria) kuparin riskin arvioinnissa Yhdysvalloissa. Malleja on rakennettu myös muille metalleille mutta ne ovat lähinnä tutkimuskäytössä. Euroopassa uudessa ympäristölaatunormidirektiivissä (2013/39/EU) nikkelin ja lyijyn uudistetut ympäristölaatunormit perustuvat biosaatavaan fraktioon mikä vaatii uusia menetelmiä pitoisuuksien määrittämiseksi.

Tavoitteet

1) Etsiä soveltuvat BL-mallit lyijylle ja nikkelille, 2) testata mallien soveltuvuutta suomalaisille vesille toksisuustestien avulla ja 3) suositella menetelmää nikkelin ja lyijyn uusien ympäristölaatunormien mittaamiseksi suomalaisissa vesissä.

Lisätietoja

Erikoistutkija Matti Leppänen, Suomen ympäristökeskus SYKE
Professori Jussi Kukkonen, Jyväskylän yliopisto

Julkaistu 7.2.2014 klo 9.58, päivitetty 16.7.2019 klo 10.26