Johdanto
Metallit ovat alkuaineita, jotka jaetaan kevyt- ja raskasmetalleihin. Metalli luokitellaan raskasmetalliksi, jos sen tiheys on suurempi kuin 5 g/cm3. Raskasmetalleista ympäristön kannalta ongemallisimpia ovat elohopea, lyijy ja kadmium. Raskasmetallit ovat pysyviä: kun metalli on kerran päässyt luontoon, se pysyy siellä, vaikka se voikin esiintyä eri yhdisteinä. Vaikka monet raskasmetallit ovatkin myrkkyjä, niin pieninä pitoisuuksina monet niistä toimivat välttämättöminä hivenravinteina. Tällaisia ovat esimerkiksi kupari, sinkki ja rauta. Luontoon joutuvat raskasmetallit ovat pääosin peräisin teollisuudesta, hiilivoimaloista, liikenteestä sekä lannotteiden epäpuhtauksista.
Sammalten raskasmetallipitoisuuksien määrittäminen on hyvä keino seurata metallien laskeuman muutoksia. Vuosina 1980, 1985 ja 1990 tehdyt mittaukset osoittavat, että metallilaskeumat ovat vähentyneet selvästi. Kromi on myös raskasmetalli ja ympäristömyrkky ja monet sen yhdisteet ovat karsinogeenisia. Tämän lisäksi kromi aihettaa nikkelin ohella monilla ihmisillä allergiaoireita. Kromia joutuu ympäristöön erityisesti rauta- ja terästehtailta. Suomen suurin kromin päästölähde on Torniossa sijaitseva terästehdas. Alla olevasta kuvasta näkyy, että tehtaan päästöt ovat kuitenkin merkittävästi pienentyneet.
Kuva. Sammalista mitatut kromipitoisuudet v. 1985 ja 1990. (alkuperäiskuva: Graafinen Oy Maanpiiri)
Puhdas elohopea on huoneenlämpötilassa ainoa nestemäinen metalli. Nestemäisenä se ei ole kovinkaan myrkyllistä, mutta se höyrystyy helposti ja hengitettynä elohopeahöyryt ovat vaarallisia. Tämän takia nestemäistä elohopeaa on käsiteltävä varovasti, jos sitä pääsee ympäristöön esimerkiksi rikkoutuneesta kuumemittarista. Elohopeahöyryt aiheuttavat ihmisille myrkytysoireita, jotka voivat johtaa pysyviin hermostovaurioihin. Pienemmällä altistuksella voi ilmetä unettomuutta, rauhattomuutta ja vapinaa, joka lakkaa, kun altistus loppuu. Kasveille, eläimille ja ihmisille elohopea on aina hyödytön aine ja se ei kuulu siten hivenaineisiin. Seuraava kuva perustuu tanskalaisesta turvesuosta tehtyihin elohopeamittauksiin. Se osoittaa, kuinka paljon elohopeaa on laskeutunut viimeisen 200 vuoden aikana. Huomaa asteikon logaritmisuus!
Kuva. Tanskalaiseen turvesuohon vuosittain laskeutunut elohopeamäärä. (alkuperäiskuva: Graafinen Oy Maanpiiri)
Luonnossa metallinen elohopea muuttuu mikrobitoiminnan seurauksena eliöille vaarallisempaan muotoon, metyylielohopeaksi CH3Hg, joka tavallisesti sitoutuu elimistön valkuaisaineisiin. Elohopea metyylielohopean muodossa on ainoa metalli, joka rikastuu ravintoketjussa. Petokaloissa, kuten hauissa, on havaittu yli kymmenkertaisia pitoisuuksia verrattuna niiden ravintokaloihin. Suomessa on asetettu syötävien kalojen elohopeapitoisuudelle raja-arvoksi 1 mg/kg. Tämä raja-arvo ylittyy edellen monissa sellu- ja paperiteollisuuden kuormittamissa vesistöissä.
Tunnetuin esimerkki elohopea aiheuttamasta akuutista ympäristöhaitasta on Japanin Minamata-lahden tapaus vuodelta 1952. Tällöin paikallinen kemian tehdas laski elohopeapitoista jätevettä merenlahteen vuosikausia saastuttaen lahden kalat elohopealla. Paikkakunnan ihmisissä ja kotieläimissä puhkesi epidemian kaltainen hermostosairaus. Vuoden 1980 maaliskuuhun mennessä 1294 ihmisen oli todettu saaneen myrkytyksen. Oikeudenkäynnit kemian tehdasta vastaan jatkuivat pitkälle 1990-luvulle.
Metyylielohopean myrkyllisyyttä käytettiin pitkään torjumaan sienien ja liman muodostusta teollisuusprosesseissa ja siemenviljan varastoinnissa. Katastrofi sattui Irakissa 1971-72, missä ihmiset eivät osanneet lukea vieraskielisiä varoitustekstejä siemenviljasäkeistä ja käyttivät niitä ravinnoksi. Seurauksena 459 ihmistä menetti henkensä.
Elohopean käyttö esimerkiksi viljan peittausaineena on lopetettu ja ympäristön elohopeapitoisuudet ovatkin laskeneet merkittävästi. Yhä elohopeaa pääsee ympäristöön metalli- ja kaivosteollisuuden ja jätteiden polton yhteydessä. Kotitalouksien sekajäte sisältää aina pieniä määriä elohopeaa esimerkiksi käytettyjen paristojen ja loisteputkien muodossa. Tämän takia Suomessa raskasmetalleja sisältävät paristot ja akut pyritään keräämään talteen toimitettavaksi edelleen ongelmajätelaitokselle Riihimäelle.
Elohopean tavoin lyijy vaikuttaa keskushermostoon. Erityisen herkkiä lyijymyrkytykselle ovat pienet lapset. Lyijyä oli aikaisemmin runsaasti kaupunki-ilmassa ja suurten teiden läheisyydessä, koska bensiinin lisä-aineena käytettiin orgaanisia lyijy-yhdisteitä. Ne lisäävät tehokkaasti bensiinin ja ilman seoksen puristuskestävyyttä eli estävät moottorin nakutusta. 1980-luvun alussa autojen pakokaasuista joutuin ympäristöön Suomessa lyijyä yli 1000 tonnia vuodessa (ks. kaavio). Katalysaattoritekniikan tullessa käyttöön ja lyijyttömän bensiinin tultua markkinoille ovat lyijypäästöt tätä kautta loppuneet käytännössä kokonaan.
Kuva. Lyijypäästöt Suomessa 1980-1995 (lähde: Tilastokeskus)
Samoin lyijyhaulien kieltäminen metsästyksessä on vähentänyt erityisesti vesistöjen lyijykuormitusta. Hauliongelma saattaa vaikuttaa mitättömältä, mutta esimerkiksi Ruotsissa vuonna 1987 joutui lyijyhaulien mukana ympäristöön 950 tonnia lyijyä liikenteen päästöjen ollessa "vain" 750 tonnia. Lyijyn sijasta haulit tehdään nykyisin teräksestä tai vismutista. Yhä edelleen lyijyä joutuu kuitenkin ympäristöön metalliteollisuuden päästöjen, tyhjien säilykepurkkein, maalien ja käytettyjen akkujen muodossa. Koska pelkästään Suomessa romutetaan vuosittain 9000 - 10 000 tonnia akkuja, on on käytettyjä akkuja alettu kerätä talteen.
Kadmiumia käytetään muun muassa nikkeli-kadmiumakuissa, teräksen pintakäsittelyssä ja väripigmenteissä. Kadmium ei alkuaineena ole kovin myrkyllinen, mutta se on erittäin pysyvä (puoliintumisaika ihmiskehossa on 20 vuotta). Hyötyä siitä ei eliöille ole. Nisäkkäillä kadmium kerääntyy pääasiassa maksaan aiheuttaen suurina pitoisuuksina munuaisten vajaatoimintaa. Kadmiumin vuotuinen tuotanto maailmassa on huomattavasti pienempi kuin lyijyn. Suomessa kadmiumia pääsee kahdesta suuresta pistekuormittajasta: Outokummun Kokkolan ja Harjavallan tehtailta. Tämän lisäksi kadmiumia pääsee luontoon poltettessa jätettä, joka sisältää kadmiumilla värjättyä muovia tai kadmiumpitoisia akkuja. Huomattavaa on, että myös tupakka sisältää kadmiumia.
Suomen maaperässä kadmiumia on hyvin vähän verrattuna esimerkiksi Keski-Eurooppaan, koska kotimaisten fosfaattilannotteiden raaka-aineena käytetty Siilinjärven apatiitti sisältää hyvin vähän kadmiumia. Tämän vuoksi kadmium saastuttaa suomalaisia peltoja huomattavasti hitaammin kuin muiden maiden peltoja.
Japanissa sattui 1940-luvulla mittava kadmiummyrkytys, kun riisipeltoja kasteltiin kadmiumpitoisella vedellä. Oireyhtymä, johon liittyi munuaisvaurioita ja luuston haurastumista sai nimen itai-itai-tauti. (Itai = koskee. Luuston haurastuminen aiheutti potilailla kovia kipuja).
