Liikenteen aiheuttama raskasmetallikuormitus hulevesille ja kuormituksen hallinta

Abstract

Hulevedet ovat läpäisemättömille pinnoille kertyviä sade- ja sulamisvesiä, joihin voi kulkeutua ympäristölle ja eliöille ongelmallisia haitta-aineita. Hulevedet saatetaan johtaa suoraan vesistöihin, jolloin niiden sisältämät haitta-aineet kuormittavat vesistöjä. Tässä tutkimuksessa tutkittiin raskasmetalleista kuparin, kadmiumin, lyijyn ja sinkin päästölähteitä liikenteestä sekä niiden esiintyvyyttä hulevesissä. Lisäksi tarkasteltiin hulevesiin päätyvien raskasmetallien ennaltaehkäisykeinoja ja käsittelymenetelmiä. Tämä tutkimus toteutettiin kirjallisuustutkimuksena. Sinkki ja kupari toimivat pieninä määrinä välttämättöminä hivenaineina, mutta suurina määrinä ne ovat myrkyllisiä ja voivat esimerkiksi haitata muiden hivenaineiden tai ravinteiden sitoutumista. Toisin kuin sinkki ja kupari, kadmium ja lyijy ovat jo hyvin pieninä määrinä eliöille myrkyllisiä. Kadmium on karsinogeeninen ja voi aiheuttaa ihmisille esimerkiksi munuaisten vajaatoimintaa. Lyijy on haitallinen ihmisellä esimerkiksi keskushermostolle ja veren punasoluille. Metallit esiintyvät hulevesissä liukoisina tai hiukkasmuodossa ja niiden olomuoto riippuu monista eri tekijöistä. Erityisesti redox-olosuhteet, ympäristön pH ja metalleja sitovien komponenttien esiintyvyys vaikuttavat metallien olomuotoon. Useimmiten metallien liikkuvuutta lisäävät ympäristön happamuus, hapettavat olosuhteet, metallien kompleksoituminen sekä metalleja sitovien komponenttien vähäinen esiintyvyys. Hulevesien metallikuormituksen suuruuteen vaikuttavat ilmakehän märät ja kuivat laskeumat, tuulet, kuiva sää ja kiintoaineksen määrä. Liikenteen tekijöistä kuormituksen suuruuteen vaikuttavat teiden liikennetiheydet ja ajonopeudet. Kuparia, kadmiumia, sinkkiä ja lyijyä kulkeutuu liikenteestä hulevesiin pääasiassa ajoneuvojen renkaiden ja jarrujen pinnoitteiden kulumisesta sekä moottoriöljyistä. Ennen lyijypäästöjä on syntynyt myös lyijyllisestä bensiinistä, mutta nykyään lyijyn käyttö bensiinissä on kielletty. Tässä tutkimuksessa verrattiin Helsingin paikoitusalueiden, liikennetiheydeltään suuren Kehä I -maantien sekä Saksan eri tietyyppien hulevesien metallipitoisuuksia Tukholman läänin määrittelemiin raja-arvoihin. Tukholman raja-arvojen ylitys kertoo hulevesien puhdistustarpeesta. Vastaavia raja-arvoja ei ole määritelty Suomessa. Paikoitusalueiden tutkituista metalleista kadmiumilla ja kuparilla oli hieman korkeat pitoisuudet, mutta Kehä I:n jokaisen tutkittavan metallin pitoisuus ylitti Tukholman ylemmät raja-arvot. Esimerkiksi sinkkiä oli raja-arvoon nähden noin 400 prosenttia enemmän ja kuparia melkein 300 prosenttia enemmän. Saksan kaikkien tietyyppien metallipitoisuudet ylittivät Tukholman ylemmät raja-arvot, ja suurimmat erot olivat moottoriteiden lyijy- ja kadmiumpitoisuuksissa. Lyijyn pitoisuus oli raja-arvoon nähden yli 1000 prosenttia ja kadmiumin yli 600 prosenttia suurempi. Jokaisen alueen hulevedet vaatisivat puhdistusta. Raskasmetallipäästöjä tulee ennaltaehkäistä, ja ensisijainen keino olisi korvata eri lähteissä käytetyt raskasmetallit toisilla tai vähentää niiden käyttöä päästölähteissä. Metallien käytön korvaamista ja vähentämistä voidaan edesauttaa yhteisillä sopimuksilla ja säädöksillä. Metallien päätymistä hulevesiin voidaan ehkäistä myös vähentämällä katupölyä katujen huuhtelun ja lakaisun avulla sekä kehittämällä uusia tekniikoita, joista esimerkkinä annetaan ajoneuvoihin asennettava jarrupölyn keräysjärjestelmä. Hulevesien raskasmetallikuormitusta voidaan hallita muun muassa biosuodatusalueilla, kosteikoilla ja läpäisevillä päällysteillä. Biosuodatusalue on luultavasti näistä parhaiten sovellettavissa ja tehokkain, ja eräässä tutkimuksessa sen raskasmetallien poistotehokkuuden todettiin olevan jopa yli 95 %. Paras puhdistustulos kuitenkin saadaan yhdistelemällä ja soveltamalla eri tekniikoita ympäristöstä riippuen.