Huokosilmanäytteenoton ja -analytiikan menetelmät sekä haasteet haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tutkimuksissa

Abstract

Maaperään voi päätyä haitallisia haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (volatile organic compounds, VOC) useista eri lähteistä. VOC-yhdisteet siirtyvät fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksiensa vuoksi helposti kaasufaasiin ja voivat kulkeutua maaperän huokosilmasta sisäilmaan aiheuttaen terveysvaikutuksia. Huokosilmapitoisuuksien määrittäminen on siksi keskeistä mahdollisen altistumisen arvioimiseksi. Kansainvälisesti huokosilmanäytteenotolle on luotu ohjeistuksia, mutta Suomessa yhtenäinen ohjeistus puuttuu, mikä johtaa vaihteleviin käytäntöihin toimijoiden välillä.

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää kirjallisuudesta, mitkä VOC-yhdisteet ovat riskinarvioinnin kannalta merkityksellisiä Suomessa, miten ne käyttäytyvät maaperässä ja millaisia viitearvoja ja huokosilmanäytteenoton käytäntöjä eri maissa on. Lisäksi tavoitteena oli tutkia laboratoriohaastatteluin VOC-yhdisteiden analyysimenetelmiä ja niihin liittyviä epävarmuustekijöitä.

Riskinarvioinnin kannalta merkittävimmät VOC-yhdisteet, kuten BTEX-yhdisteet ja klooratut alifaattiset hiilivedyt, ovat erittäin helposti haihtuvia ja terveydelle haitallisia. Näiden yhdisteiden liikkumiseen maaperässä vaikuttavat sekä niiden omat fysikaalis-kemialliset ominaisuudet että maaperän rakenne ja ympäristöolosuhteet. Huokosilmassa kulkeutuminen tapahtuu pääasiassa diffuusion ja advektion kautta. Vaikka biohajoaminen voi pienentää VOC-pitoisuuksia, viileä ilmasto hidastaa tätä prosessia.

Monissa maissa VOC-yhdisteille on määritetty huokosilman ohje- ja viitearvoja, mutta ne vaihtelevat suuresti johtuen eroista siirtymäkertoimissa, altistumisskenaarioissa ja toksikologisissa lähtöarvoissa. Suomessa vastaavia viitearvoja ei ole, ja riskinarvioinnissa huokosilmapitoisuuksia joudutaan vertaamaan esimerkiksi sisäilman viitearvoihin. Huokosilman viitearvojen laatiminen Suomessa voisi selkeyttää riskinarviointia, mutta edellyttäisi laajoja selvityksiä aiheesta.

Useissa maissa suositellaan ennen huokosilmanäytteenottoa tekemään huuhtelu sekä alipaine- ja vuototestit näytteenottojärjestelmälle. Näytteenotossa ja huuhtelussa on tärkeää ylläpitää sopivaa virtausnopeutta ja alipainetta, jotta vältetään ulkoilman oikovirtaus ja VOC-yhdisteiden irtoaminen huokosvedestä. Lisäksi liian suuri virtausnopeus tai pumppaustilavuus voi aiheuttaa läpimenoa adsorptioputkissa. Sääolosuhteiden huomioiminen ja kirjaaminen näytteenoton yhteydessä on myös suositeltavaa tulosten tulkinnan helpottamiseksi.

Haastatelluissa huokosilma-analytiikkaa tekevissä laboratorioissa VOC-yhdisteiden keräiminä käytetään pääasiallisesti adsorptioputkia, joiden adsorbenttimateriaaliin VOC-yhdisteet adsorboituvat. Näytteet voidaan kerätä joko aktiivisesti pumppaamalla huokosilmaa putken läpi tai passiivisesti yhdisteiden diffuusion avulla. Analyysi perustuu putkiin sitoutuneiden VOC-yhdisteiden desorptioon, joka tehdään joko termisesti tai liuottimen avulla, minkä jälkeen yhdisteet määritetään kaasukromatografilla yhdistettynä massaspektrometriin tai liekki-ionisaatiodetektoriin.

Haastateltujen laboratorioiden VOC-analytiikka perustuu akkreditoituihin ja/tai validoituihin menetelmiin, ja laadunvarmistusta tehdään vertailukokeilla sekä kontrolli- ja nollanäytteillä. Laboratorioiden välillä esiintyy kuitenkin menetelmällisiä eroja, jotka liittyvät muun muassa käytettyihin laitteistoihin ja adsorbentteihin. Nämä erot olisi hyvä huomioida tulosten tulkinnassa, vaikka laboratorioiden välisiä analyysituloksia voidaan pitää pääosin vertailukelpoisia. Analyysituloksiin vaikuttavat myös näytteen koostumus, kosteuspitoisuus sekä ihmisten ja laitteiden virheet.

Jatkotutkimuksessa olisi hyödyllistä tutkia näytteenottoparametrien vaihtelun vaikutuksia tuloksiin suomalaisissa olosuhteissa ja vertailla eri keräinten soveltuvuutta, aktiivista ja passiivista näytteenottoa sekä kosteuden ja kuivauspäiden vaikutuksia tuloksiin eri adsorbenteilla.