Liukkaudentorjunta-aineiden vaikutus kadmiumin liukoisuuteen maassa

Suomessa teiden liukkaudentorjuntaan käytetään natriumkloridia (NaCl) noin 90 000 tonnia
vuodessa. Teiden suolaus heikentää pohjavesien laatua kohottamalla kloridipitoisuutta. Ongelman
yhdeksi ratkaisumahdollisuudeksi on esitetty siirtymistä suolaa korvaavien kemikaalien käyttöön.
Liukkauden torjunnan kaltaisessa laaja-alaisessa avoimessa käytössä kemikaalit joutuvat
suurimmalta osin maaperään ja siksi on tärkeää tuntea kemikaalien ympäristövaikutukset.
Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää tiesuolaa korvaavien kemikaalien vaikutuksia raskasmetallien
pidättymisen kannalta olennaisiin maaperän ominaisuuksiin sekä erityisesti kadmiumin
jakautumiseen sitä pidättävien maan komponenttien kesken keskikarkeassa kivennäismaassa.

Tutkittavat kemikaalit olivat natriumkloridi (NaCl), kalsiumkloridi (CaCl2), kaliumformiaatti
(CHOOK), kaliumasetaatti (CH3COOK) ja kalsium-magnesiumasetaatti (Ca3Mg7(CH3COO)20).
Kaikkiin kemikaaleihin pohjautuvia liukkaudentorjunta-aineita on saatavilla kaupallisina tuotteina.
Kemikaaleja tutkittiin 50 vuorokautta kestäneessä muhituskokeessa (inkubointikoe) neljässä eri
lämpötilassa ja kosteusolosuhteessa(+ 5 C° pF 2, +15 C° pF 0, +5 C° pF2 ja +15 C° pF 0) kohotetussa
kadmiumpitoisuudessa(3 mg kg-1). Kokeen aikana seurattiin maan redox-potentiaalin muutoksia.
Muhituksen loputtua mitattiin maan redox-potentiaali ja pH. Kadmiumin pidättymistä maahan
tutkittiin fraktiointitekniikalla, jossa eri mekanismein pidättynyt kadmium uutettiin maasta
peräkkäisillä uutoilla (H2O, KNO3, NaOH ja NH2OH●HCI) ja uutteiden kadmiumpitoisuus mitattiin
atomiabsorptiospektrofotometrillä.

Kaliumformiaatin vaikutus kadmiumin pidättymiseen oli tutkituista kemikaaleista suotuisin kaikissa
olosuhteissa. Formiaatin käyttö kohotti maan pH:ta, mikä edisti kadmiumin pidättymistä vaikeasti
vaihtuvaan muotoon oksidipinnoille. Myös asetaattipohjaiset kemikaalit kohottivat maan pH:ta.
Orgaanisten kemikaalien hajotuksen aiheuttama redox-potentiaalin lasku ei heikentänyt oksidien
kykyä pidättää kadmiumia äärevistä olosuhteista huolimatta. Kloridipohjaisten kemikaalien
käsittelyissä liukoisen kadmiumin määrä oli suuri kaikissa olosuhteissa, koska kloori ja kadmium
muodostavat liukoisia komplekseja. Viileissä kenttäkapasiteettia vastaavissa olosuhteissa kloridi- ja
asetaattipohjaisten kemikaalien käsittelyissä biokäyttökelpoisen kadmiumin määrä oli samaa
suuruusluokkaa. Asetaattipohjaisten kemikaalien käsittelyissä biokäyttökelpoisen kadmiumin määrä
kuitenkin väheni kosteuden lisääntyessä ja lämpötilan kohotessa.