Lisätietoa pohjavesistä

1 Pohjaveden pinta ja virtaus
2 Suomen pohjavesigeologinen aluejako
3 Hankkeen aiheuttamat muutokset pohjaveden pinnan korkeudessa
4 Pohjaveden kemiaa
    4.1 Pohjaveden ominaisuudet
    4.2 Pohjaveden kemiallisten ominaisuuksien määrittäminen
    4.3 Pohjaveden laatuvaatimukset ja -suositukset
    4.4 Tutkimustietoja ja käytännön kokemuksia pohjaveden kemiallisista muutoksista
5 Lisätietoja ja kirjallisuutta

1 Pohjaveden pinta ja virtaus

Maaperässä pohjaveden pinta on täysin veden kyllästämän maakerroksen yläpinta l. freaattisen veden pinta, joka

noudattelee karkeasti maanpinnan muotoja
on tavallisesti 2-4 m syvyydellä, joskus 30-50 m:ssä maanpinnan alla
normaalisti muuttuu sadannan, roudan sulamisen ja haihdunnan vaikutuksesta.

Kallioperässä pohjavettä löytyy yleensä 100 metrin syvyyteen mennessä. Sitä syvemmälle ei yleensä kannata porata. Suomen kallioperä muodostuu magmaattisista syväkivilajeista ja metamorfisista kiteisistä liuskeista ja gneisseistä. Näissä kivissä ei ole huokosrakenteita ja itse kiviaines on käytännössä vettä läpäisemätöntä. Kalliossa vesi virtaa pääasiassa ylimmässä 100 m:n pintakerroksessa, murrosvyöhykkeissä, jotka ovat syntyneet myöhemmissä maankuoren liikunnoissa. Todettakoon, että Suomessa yleisillä graniittisilla kivilajeilla on ominaisuus rakoilla kuutiomaisiin lohkoihin, joka on veden antoisuutta ajatellen hyvä.

Kallioakviferit (l. pohjavesihydraulisesti yhtenäiset alueet, joista saa käyttökelpoista pohjavettä) ovat Suomessa rakenteeltaan pitkänomaisia, runsaslukuisia ja varastotilavuudeltaan pieniä. Kallioakviferit ovat yleensä yhteydessä maaperän akviferien veteen. Kallioporakaivojen antoisuus on keskimäärin 30 m³/vrk ja keskisyvyys 60 m. Yli 100 m syviä porakaivoja ei kannata tehdä koska avorakojen määrä oleellisesti vähenee näissä syvyyksissä.

Pohjaveden pinnan ja maanpinnan välissä on ns. maavesivyöhyke (l. vadoosin veden vyöhyke), jossa vajovesi liikkuu alaspäin ja kapillaarinen vesi vastaavasti pohjaveden pinnasta ylöspäin. Pohjavesi ei virtaile meidän olosuhteissamme maan alla selvinä jokina tai suonina. Maassa voi kuitenkin olla geologisia kerrosrakenteita, jotka johtavat vettä paremmin kuin viereiset kerrostumat.

Vapaa vesi virtaa pienemmän hydraulisen korkeuden (eli negatiivisen hydraulisen gradientin) suuntaan. Virtauksen suuntaa osoittavat virtaviivat leikkaavat painekorkeuden tasa-arvokäyriä eli ekvipotentiaalikäyriä kohtisuorasti. Pohjaveden liike tapahtuu sekä horisontaali- että vertikaalisuunnassa. Veden liike loppuu alhaalla stagnantissa eli lamatasossa. Virtausnopeus maankamarassa vaihtelee geologisten olosuhteiden mukaan. Yleensä Suomessa geologinen stratigrafinen rakenne on kerrosjärjestykseltään sellainen, että ylinnä on parhaiten vettä johtavia kerroksia: erilailla huuhtoutuneita moreeneja ja karkeita lajittuneita maalajeja. Alinna on taas tiivis huonosti vettä läpäisevä pohjamoreeni ja kallio. Kallion ylin osa sisältää enemmän vettä johtavia avorakoja kuin sen alemmat osat. Kuva 1 esittää pohjaveden virtausperiaatteita maassa.

Kuva 1.

Pohjaveden muodostuminen ja sen liikkeen periaatteet maassa. Stagnantissa vyöhykkeessä veden liike käytännössä loppuu. Teoreettiset stagnantit pisteet syntyvät pohjaveden purkautumispaikkojen läheisyyteen. Huomattakoon, että vesi liikkuu myös ylämäkeen. Tämä ilmenee virtaussuuntaa osoittavista nuolista. Kuva teoksesta Niini & Niini 1995.

Epätasaisen topografian alueilla pohjaveden virtauskuvio on kompleksinen. Mäet vedenjakajina aiheuttavat ns. kiertosoluja, jotka kääntävät virtaviivoja eri suuntiin ja eri paikkoihin. Asian monivivahteisuus voidaan nähdä hyvin harjuissa, jotka ovat parhaita akviferejämme. Ne voivat olla luonteeltaan joko synkliinisiä eli ympäristöstä vettä kokoavia tai antikliinisiä eli ympäristöön vettä jakavia. Antikliiniset harjut ovat maastossa havaittavissa selvinä kohomuotoina. Synkliinisten muodostumien juuret sijaitsevat yleensä syvällä kallioperän ruhjeissa ja niillä ei useinkaan ole kohomuotoa. Harjun pituussuunnan hydraulinen yhteys voi toisaalta olla jopa 10 km. Harjualueella paikallinen likaantuminen saattaa siksi aiheuttaa hyvinkin laajalle ulottuvia veden laadun ongelmia.

Pohjaveden virtaustutkimuksista löytyy parhaiten tietoa potentiaalisilta pohjavesialueilta, tiedustele esim. alueellisista ympäristökeskuksista.

Yleisesti ajatellen pohjavesi on hitaassa, kolmiulotteisessa, liikkeessä imeytymisalueelta kohti purkautumisalueita (esim. kaivo, lähde, vesistöt (pohjan kautta)). Oikeansuuntaisen yleiskuvan virtauksesta saa maastokarttatarkastelulla, missä maanpinnan topografia ja pohjaveden purkautumisalueet yhdessä kertovat pohjaveden liikkeen suunnan.

Veden virtausnopeus riippuu paitsi hydraulisesta gradientista myös oleellisesti maankamaran vettä johtavien osueiden rakenteellisista yhdistelmistä. Eri kerroksina esiintyvien maalajien vedenjohtavuus (m/s) vaikuttaa siis virtausnopeuteen oleellisesti. Luonnossa veden tehokas virtausnopeus on todettu olevan yleensä < 15 m/vrk. Tapauksissa, joissa gradientti on suuri ja maalaji karkearakeinen eli hyvin vettä johtava, on todettu virtausnopeuksia, jotka ylittävät 1 000 m/vrk. Yksityiskohtaisempia tietoja maalajien vedenjohtavuuksista löytyy kirjallisuusviitteinä olevista alan perusteoksista.

Pohjaveden virtaus maaperässä noudattaa ns. Darcyn lakia. Se ilmaisee, että maakerroksen läpi tietyssä aikayksikössä virtaava vesimäärä on suoraan verrannollinen maakerroksen poikkipinta-alaan ja hydrauliseen gradienttiin. Käytännössä pohjaveden virtausta tutkitaan ja kuvataan matemaattisilla malleilla, joiden merkitys on kasvanut erilaisten saastumistapausten tutkimuksissa ja ennakoinnissa (esim. Kärkölän kloorifenolitapaus). Taina Nysten on tehnyt pohjavesigeologiaan liittyvän väitöskirjan, vrt. kirjallisuusluettelo (Nysten T. 1995).

2 Suomen pohjavesigeologinen aluejako

Pohjavesiselvitysten perusteella on prof. V.-P. Salonen esittänyt seuraavan aluejaon, joka rajaa Suomen erityyppiset pohjavesialueet 9 erityyppiseen alueeseen. Aluejako on teoreettinen ja antaa jonkinlaista suuntaa eri maanmittaustoimistojen alueiden yleisistä pohjavesioloista.

A. Salpausselät ja muut reunamuodostumat syöttöharjuineen

Sisältää parhaat pohjavesivarat
Parhaat akviferit yleensä delttojen ja syöttöharjujen risteyksissä
Pohjavesialueet jakautuvat yleensä useisiin pieniin alueisiin, joita erottaa delttoja rajaavat kalliokynnykset
Samoilla alueilla on myös runkotiestömme ja asutusta, jotka muodostavat tietyn uhkan veden laatua ajatellen. Tiesuolauksen vaikutuksia nähtävissä.

B. Lounaiset savikot

Alueen harjut ovat yleensä matalia ja epäjatkuvia mutta silti alueen parhaita akviferejä
Harjuihin liittyy usein savikiiloja ja rantakerrostumia
Orsi- ja salpavedet yleisiä
Rauta, mangaani ja merelliset suolapitoisuudet aiheuttavat usein veden laatuongelmia

C. Rannikon kallioalue

Alueella ei harjuja
Kalliopohjavesi lähes ainoa mahdollisuus
Rautapitoisuus ongelmana

D. Itä-Uudenmaan rapakivialue

Alueella vähän harjuja mutta karkearakeista huuhtoutunutta moreenia, joihin liittyy paikallisia, pieniä akviferejä
Voimakkaasti rakoileva porfyyrinen graniittinen kallioperä sisältää parhaat pohjavesivarat
Veden laatuongelmat ilmenevät korkeina F- ja Rn- pitoisuuksina

E. Järvi-Suomi

Alueella pitkiä, antikliinisiä harjumuodostumia
Alueen drumliineihin liittyy paikallisia akviferejä

F. Moreenipeitteisten harjujen alue

Alueet soistuneita ja matalia, runsaasti hienosedimenttejä
Peitteisissä hiekka-alueissa saattaa olla merkittäviä pohjavesivaroja

G. Pohjanmaan rannikkoalue

Harjut tasoittuneita ja syväjuurisia
Esiintymät yleensä synkliinisiä ja pohjaveden pinta ylhäällä
Matalat rantakerrostumat ja savikkojen salpaamat arteesiset pohjavedet tyypillisiä
Tietyillä alueilla laajoja jokikerrostumia, joilla paikallista merkitystä pohjavesimielessä

H. Keski-Lappi

Maaperä monimuotoista, alavat alueet soistuneita
Moreenin alaisia sora- ja hiekkakerrostumia, joiden ominaisantoisuus hyvä
Alueen harjut pieniä ja katkonaisia ja sijaitsevat rinteissä, joten niiden merkitys akvifereinä on pieni
Kallioperä paikoin syvälle rapautunutta

I. Tunturi-Lappi

Alueen pohjavesivarat ovat harjuissa ja laakson täytteissä
Pohjaveden laatu erinomaista

Kuvassa 2 näkyy maanmittaustoimistojen sijainti (numerointi 1-13) pohja-vesialueiden suhteen (kirjaintunnus A - I ).

Kuva 2.

Suomen hydrogeologinen aluejako (A - I) sekä maanmittaustoimistojen 1 (Uusimaa) - 13 (Lappi) toimialuerajaukset päällekkäin. Tarkempia tietoja alueiden ominaisuuksista tekstissä sekä kirjassa (Korkka-Niemi & Salonen 1996, s. 57-59)

3 Hankkeen aiheuttamat muutokset pohjaveden pinnan korkeudessa

Pohjaveden pinnan korkeuteen liittyvät kysymykset ja epäselvyydet ovat yleisiä erityisesti yleistietoimitusten yhteydessä. Kyseessä on (Rahkila P. 2000) yleisin maanmittaustoimituksissa esille tuleva pohjavesiongelma.

Kuvasta 3 ilmenee pohjaveden pinnan vuodenaikoihin liittyvä korkeusvaihtelu maan eri osissa. Koko maan kattavassa Suomen Ympäristökeskuksen ylläpitämässä 53 pohjavesiaseman verkostossa rekisteröidään jatkuvasti pohjaveden pinnan tasoa, maankosteutta ja muodostuvan pohjaveden määrää. Maanmittaustoimituksia ajatellen voidaan seurata kunkin toimistomme osalta pohjaveden korkeustilannetta valtion ympäristöhallinnon verkkosivuilta (www.ymparisto.fi) kohdasta: pohjaveden pinnankorkeus. Valitse omaa aluettasi vastaava kohta kartalta. Tietysti on huomattava, että yksittäisten havaintokohtien tiedot eivät ole suoraan yleistettävissä jokaiseen yksittäistapaukseen. Yleinen trendi on kuitenkin oikean suuntainen.

Kuva 3. Pohjaveden pinnan luonnollinen, eri vuodenaikoihin liittyvä korkeusvaihtelu eri puolilla Suomea Soverin (1986) mukaan. Vaihtelu on tavallisesti 0,5 - 0,8 m. Pitkällä aikavälillä jopa kaksinkertainen vaihtelu on mahdollinen.

Mikäli vedenpinnan vaihtelu ei sovi luonnollisen vaihtelun rajoihin, se on ilmeisesti hankkeesta johtuva eli ihmisen aiheuttama. Nämä muutokset voivat olla hyvin monimuotoisia. Seuraavassa luettelonomaisesti yleisimpiä tapauksia:

1. Maannoksen humushorisontin poisto esim. maa-aineksen oton yhteydessä tarkoittaa sitä, että sateesta jopa 70 % pääsee suotautumaan suoraan maahan. Tämä aikaansaa nopeita pohjaveden pinnan muutoksia ympäristössä, jotka on todettu olevan kertaluokaltaan 1,0-1,5 m eli kaksinkertaisia vuodenaikaiseen normaaliin vaihteluun verrattuna.

Samalla hapan sadevesi (pH 4-5) pääsee huuhtelemaan maa-ainesta, jolloin liuenneiden suolojen määrä ja samalla veden laatuvaihtelut lisääntyvät. Pohjaveden happamoitumiskehitys nopeutuu.

2. Em. alueilta pohjaveden virtaussuunta on pääsääntöisesti alueelta poispäin eli ympäristön lähde- ja tihkuvyöhykealueiden suuntaan.

3. Kallionlouhinta voi joissakin tapauksissa muuttaa kokonaan pohjaveden virtaussuuntia. Tämä aiheutuu siitä, että pohjaveden virtausta sääteleviä vedenjakajia on keinotekoisesti muutettu. Seuraus on, että kaivoja kuivuu ja jossain muualla pohjaveden pinta saattaa nousta. Veden laatu voi samalla muuttua.

4. Usein tielinjauksella joudutaan tekemään paalutustöitä. Mikäli paalutus "puhkoo" ns. orsivettä kannattavan vettä läpäisemättömän hienorakeisen maakerroksen, orsivesialueella eli varsinaisen pohjavesiesiintymän yläpuolella, huonosti vettä läpäisevän maakerroksen päällä sijaitsevat rengaskaivot saattavat kuivua lopullisesti.

5. Tieleikkaukset saattavat merkitä samalla vettäjohtavien maakerrosten leikkautumista. Tämä voi aiheuttaa pohjaveden pinnan pysyvän tai tilapäisen alenemisen. Mikäli leikkauskohta on rinteessä, ongelma on selvin leikkauskohdan alapuolisilla rinteillä. Lähteiden kuivuminen on yksi merkki tästä ilmiöstä. Pohjaveden aleneminen saattaa aiheuttaa laajallakin alueella maanpinnan painumista, joka huonossa tapauksessa näkyy rakennusten perustusten rikkoutumisena. Kuvissa 4 ja 5 näkyy tieleikkauksen vaikutus pohjaveden pintaan maa- ja kallioperäalueilla.

Kuva 4.

Tieleikkauksen aiheuttamat tyypilliset pohjaveden pinnan muutoksen ongelmat erityisesti hienorakeisten maalajien alueilla: Kaivojen kuivuminen tai pohjaveden pinnan aleneminen, tihkuvyöhykkeiden ilmenemistä sekä edelleen silttiytymistä, ojastojen tukkiutumista sekä vettymishaittoja. Lähde: Coates (1981).

Märkien tihkuvyöhykkeiden ilmestyminen ylärinteen puolelle ilmaisee leikkauksen vaikutuksen nousevan rinteen puolella. Ilmiö aiheuttaa hienorakeisissa maalajeissa eroosiota, joka voi päätyä meidän oloissamme pienimuotoisiksi maanvieremiksi ja louhituissa kallioleikkauksissa yksittäisten kivien vierimisiin, joissa edesauttajana on pakkanen. Isommissa tiehankkeissa em. ongelmaa estetään porrasmaisella louhinnalla ja/tai verkottamalla rinnettä teräsverkoin.

Silttiytyminen on ilmiö, joka erityisesti keväällä ilmenee hienorakeisten maalajien ja moreenimaalajien alueilla tieleikkauksissa. Hieno maamassa valuu alas jalkakäytäville, täyttäen edelleen rumpuja ja ojia. Seurauksena voi olla erilaisia vettymishaittoja ympäristössä.

Kuva 5.

Tieleikkaus kalliossa paljastaa kallion pinnan, joka on pintaosistaan usein voimakkaasti rakoileva. Louhinta avaa uusia rakoja ja laajentaa vanhoja. Tienpidon ja liikenteen aiheuttamat epäpuhtaudet joutuvat rakojen kautta kalliopohjaveteen ja sitä kautta edelleen vedenottojärjestelmiin. Lähde: Coates (1981).

6. Suolauksessa käytetyllä natriumkloridilla on maakokkareita hajottava vaikutus, suolautumishaitan lisäksi. Seurauksena on tiivistymistä, jolloin normaali pohjavedeksi suotautuminen estyy ja pintavirtauksen lisääntyminen aiheuttaa vettymishaittaa. Maan ilmasto-olosuhteet heikkenevät, jolla on haitallisia vaikutuksia esim. tienvarsipeltojen kasvustolle.

7. Suurimmat paikalliset haitat syntyvät alueilla, joissa paalutuksella tai muulla rakennus- tai kaivutyöllä puhkaistaan pohjavettä salpaava hienorakeinen maalajikerros. Paineenalainen ns. arteesinen vesi laajentaa nopeasti puhkaistun kohdan, josta vettä voi tulla todella paljonkin. Seurauksena saattaa olla laaja-alainen pohjavedenpinnan pysyvä aleneminen ja laaja-alaisia maanpainumia lähialueilla, joilla voi olla vaikutuksia rakennuksiinkin.

8. Maarakennustyömaan ympäristöoppaassa (Tuhola M. 1997) suositellaan, että yhdessä maanomistajan kanssa käydään maastokatselmuksessa läpi aluetta hankkeesta mahdollisesti syntyvien pohjavesihaittojen ennakoimiseksi. Tämän vaiheen tiedot olisi ilmeisen tarkoituksenmukaista saada mukaan yleistietoimituksen korvauskäsittelyyn.

4 Pohjaveden kemiaa

Pohjaveden kemiallinen ja biokemiallinen koostumus kertoo sen soveltuvuudesta teollisuuden, maatalouden ja kotitalouksien käyttöön. Veden suotautumisprosessissa siihen liukenee maasta tavaton määrä erilaisia aineita, jotka osaltaan ovat ihmiselle tärkeitä, osaltaan taas haitallisia. Osa veden eri aineista tulee siihen luonnollista tietä, osa ihmisen toiminnan kautta. Mainittakoon, että GTK:n julkaisussa nro 147 (Backman et al. 1999) on seurattu pohjaveden osalta noin 50 eri ainetta ja niiden määrällisiä vaihteluja maanlaajuisesti. Julkaisu on käyttökelpoinen niille, jotka joutuvat ratkomaan veden laadun muutoksia maanmittaustoimitusten yhteydessä.

4.1 Pohjaveden ominaisuudet

Seuraavassa on koottuna tietoja yleisimmistä pohjaveden ominaisuuksista, jotka tulevat esiin maanmittaustoimitusten yhteydessä. Mikäli toimituksissa joudutaan käsittelemään "eksoottisempia" tapauksia, ne löytyvät mm. liitteenä olevasta alan kirjallisuudesta.

Sähkönjohtokyky (mS/m) eli mitä enemmän vedessä on liuenneita ioneja, sitä paremmin se johtaa sähköä. Suomessa pohjavedet ovat elektrolyyttiköyhiä, jolloin sähkönjohtokyky on yleensä 10-50 mS/m, Suomenlahden meriveden vastaava arvo noin 1 000 mS/m. Sähkönjohtokyky kasvaa noin 2 % lämpötilan noustessa yhden asteen.

Alkaliteetti on veden puskurointikyky eli kyky neutralisoida happoja ja emäksiä. Se riippuu veden bikarbonaattimäärästä (HCO₃). Bikarbonaattia syntyy karbonaattimineraalien (kalsiitti, dolomiitti) liuetessa veteen. Mitä enemmän tätä on vedessä, sitä paremmin se on puskuroitu. Suomen pohjavesien puskurointikyky on huono, alkaliteeti on luokkaa 1.0 mmol/l.

Happamuusaste eli pH-arvo ilmaisee veden happamuusasteen eli vetyioniväkevyyden. Sadeveden pH Suomessa on luokkaa 5 ja pohjaveden keskimäärin 6.5. Kallioporakaivojen pH on yleensä korkeampi kuin maaperässä sijaitsevien rengaskaivojen ja lähdeveden. Emäksisiä pohjavesiä (pH korkea) on erityisesti rannikolla savikerroksien alla, olosuhteissa joissa veden akviferiviipymä on suuri eli vesi vaihtuu hitaasti. Korkean pH:n pohja-vesiä on samoin alueilla, joilla esiintyy kalkkikiveä (kalsiitti, dolomiitti) eli Ahvenanmaalla, Lounais-Suomessa ja Peräpohjolan alueella. pH - arvon ollessa <7,1 on todettu metallien liukenemista putkista. Hapanta vettä parannetaan neutralointisuodattimilla.

Hiilidioksidipitoisuuden (CO₂) muutokset vedessä heijastuvat nopeasti pH-tasoon jos alkaliteetti on pieni. Veden runsas hiilidioksidimäärä tekee siitä syövyttävää, jolloin metalliset vesijohtoputket syöpyvät. Hiilidioksidin määrää voidaan neutraloida suodattimilla, jolloin happamuus samalla pienenee.

Tds (Total Dissolved Solids) eli veteen lionneiden kiintoainesten määrä vaihtelee luonnonvesissä: Sadevesi 5 mg/l, kaivovesi 20-100, kalliopohjavesi 100-200, lähdevesi 50-100. Kiintoaineksen määrä voidaan määrittää laboratoriossa. Suuret määrät on helposti havaittavissa myös ulkonaisesti sameutena ja veden väristä. Kiintoaines ja sekalainen epäpuhtaus saadaan poistettua suodattimilla, joissa täyteaineena on suodatinhiekka, aktiivihiili, antrasiitti tai alkalointimassa.

Natriumin (Na) määrä vedessä riippuu maaperän laadusta, meren läheisyydestä, tiesuolauksesta jne. Pohjavesissä se on luokkaa 1-5 mg/l. Alueilla, jotka ovat olleet geologisen historiansa aikana merellisessä vaikutuksessa, se on luokkaa 50-100 mg/l.

Kloridi (Cl), jota esiintyy pohjavesissä, on pääosin lähtöisin tuulen kuljettamasta merisuolasta. Poikkeuksellisen korkeat kloridipitoisuudet johtuvat jätevesistä, tiesuolauksesta tai rannikolla vanhasta merellisestä vaikutuksesta. Tiesuolauksen haittavaikutuksena on yleistietoimitusten yhteydessä jouduttu tekemisiin suolaantuneiden kaivojen kanssa. Liika suola on terveydelle vaarallista ja lisäksi sillä on vesilaitteita ruostuttava vaikutus. Kotitalousmittakaavassa veden suolaa voidaan poistaa käänteisosmoosisuodattimella. Laitevalmistajat lupaavat 90-99 %:n puhdistustehon suolalle.

KMnO₄ :lla eli kaliumpermanganaattiluvulla ilmaistaan kemiallisesti hapettuvien orgaanisten yhdisteiden määrää. Arvo on välillä 1-5 mg/l, mikäli maaperässä ei ole hajonneesta eloperäisestä aineksesta lähtöisin olevaa humusta. Kohonnut arvo osoittaa humuksen pääsyn veteen esim. pintavesien kautta. Humus ilmenee vedessä värinä, hajuna ja makuna. Terveydelle humuspitoisesta vedestä ei ole haittaa, mutta teknisiä laitteita se saattaa tukkeuttaa. Humus esiintyy vedessä yleensä yhdessä raudan ja mangaanin kanssa. Kaikki kolme haittatekijää voidaan poistaa suodattimella.

Rauta (Fe) ja mangaani (Mn) esiintyvät pohjavesissä usein samanaikaisesti. Niiden määrä riippuu maa- ja kallioperän ominaisuuksista ja pohjaveden redox-olosuhteista (hapetus-pelkistys -suhde). Ne esiintyvät vedessä liuenneena, kolloidisena tai sunpendoituneena. Karkearakeisissa maalajeissa, jotka johtavat vettä hyvin, niitä on vedessä vähän, luokkaa 0.1 mg/l. Niukkahappisissa olosuhteissa esim. savikerrosten alla veden rauta- ja mangaani-pitoisuudet saattavat olla monikymmenkertaiset. Sama tilanne saattaa olla kallioporakaivojen vedessä. Mikäli pitoisuus on > 1 mg/l, vedessä on makuhaittaa ja silminnähtävää punertavaa sakkaa. Terveyshaittaa niillä ei yksiselitteisesti ole todettu olevan, mutta teknisiä laitteita ne tukkeuttavat. Molemmat aineet aiheuttavat veteen yleisesti paikallisia ongelmia. Molemmat voidaan poistaa vedestä suodattimella, joka perustuu mainittujen aineiden hapettamiseen ja saostamiseen suodattavaan massaan. Kyseessä on ehkä yleisin esille tuleva haitta kun kuivuneita rengaskaivoja korvataan porakaivoilla.

Arseeni (As) on paha myrkky, jota esiintyy erityisesti kallioporakaivojen vedessä. Suositeltava enimmäispitoisuus 0.01 mg/l. Aineen luonnollinen lähde ovat luonnonmineraalit erityisesti arseenikiisu (FeAsS). GTK:n tutkimuksien mukaan pohjaveden arseenipitoisuus on tiukasti sidoksissa paikalliseen geologiaan ja maaperän vesitalouteen. Sen on todettu aiheuttavan syöpää, tosin vain sisäisesti nautittuna, jopa hyvin pieninä pitoisuuksina. Komposiittikalvoon perustuva käänteisosmoosisuodatin on todettu kokeellisesti suositeltavaksi veden suodatukseen, mikäli arseenipitoisuus on korkeintaan 0,1 mg/l ja valtaosa arseenista on lisäksi hapettuneessa muodossa. Laitevalmistajan lupaama puhdistusteho 65-95 %. Suuremmissa pitoisuuksissa vesiongelma ratkeaa vain liittymällä kunnalliseen veteen tai pullotetun veden käytöllä. Arseenin poistoa tutkitaan ja tilannetta voi seurata valtion ympäristöhallinnon verkkosivuilta (www.ymparisto.fi) kohdasta: arseenin poisto.

Fluoridi (F) on pohjavedessä esiintyessään peräisin yleensä apatiitista tai fluoriitista eli maan mineraaliaineksista, joskus jätevesistä tai kasvinsuojeluaineista. Rapakivialueillamme sitä esiintyy vedessä useita mg/l kun normaalit pohjavesiarvot muualla ovat luokkaa 0.01-2 mg/l. Liika fluoridi saadaan käänteisosmoosisuodattimella tehokkaasti poistetuksi. Laitevalmistaja lupaa 80-99 %:n puhdistustehon.

Nitraatti eli NO₃, pohjavedessä on peräisin lannoitteista, asutuksen ja kaatopaikkojen jätevesistä. Nitraatilla on haittavaikutusta veren hapenottokykyyn, lisäksi sitä pidetään syöpävaarallisena. Mikäli NO₃ -arvo on > 100 mg/l, vesi ei ole kelvollista talousvedeksi. Nitriitin (NO₂) esiintyminen pohjavedessä on merkki bakteeritoiminnasta. Tämä typpiyhdiste on myös syöpävaarallinen. Koska nitriitti hapettuu helposti nitraatiksi, on sitä pohjavedessä yleensä vähän. Käänteisosmoosisuodattimella nitraattia voidaan poistaa laitevalmistajien ilmoituksen mukaan 80-99 %:sti.

Bakteerit pohjavedessä aiheuttavat käyttäjän sairastumisen. Vedessä esiintyvät koliformiset bakteerit ovat merkki pintavesien pääsystä suoraan kaivoon. Lämpökestoiset koliformiset bakteerit (yleisin näistä Escherichia coli) kuvastavat ulostesaastumista ja sen pääsemistä pohjaveden yhteyteen. Näissä tapauksissa ensitoimenpide on estää pintavesien pääsy kaivoon. Laitevalmistaja lupaa 100 %:n puhdistustehon bakteereita vastaan käänteisosmoosisuodattimella, jossa käytetään komposiittikalvoa. Hinnastoissa esitellään myös UV -säteilytykseen perustuvia laitteita.

Radon (Rn) ja uraani (U) maankuoressa ovat peräisin kolmesta aineesta: uraanista, toriumista ja kalium-40 -isotoopista. Radonia syntyy kahden ensin mainitun radioaktiivisen hajoamisen välituotteena ja se on kaasumainen aine. Hapettavissa ympäristöissä ionimuotoinen uraani liikkuu kallioperässä. Ongelmainen radon esiintyy yleisimmin harjualueilla ja karkearakeisen moreenin alueilla sekä kallioperän ruhjevyöhykkeiden alueilla, joilla peittävä maakerros on ohut. Porakaivojen luonnollinen radioaktiivisuus on Suomessa korkeampi kuin muualla Euroopassa. Säteilyturvakeskuksen vuoteen 1999 mennessä tutkimista noin 7 000 porakaivosta noin 40 %:ssa radonpitoisuus ylitti enimmäisrajan 300 Bq/l. (Porakaivojen radonkartasto; https://www.julkari.fi/bitstream/handle/10024/123661/stuk-a256.pdf?sequence=1&isAllowed=y). Radon vapautuu vedestä mm. vettä lämmitettäessä, suihkussa, pyykinpesun yhteydessä. Radon lisää oleellisesti riskiä sairastua keuhkosyöpään. Veden radioaktiivisuus saadaan poistettua hyvin tehokkaasti (95-99 %) ilmastukseen ja aktiivihiileen perustuvilla suodattimilla.

4.2 Pohjaveden kemiallisten ominaisuuksien määrittäminen

Kaivosta pumpattu pohjavesi on tavallisesti kirkasta ja usein sellaisenaan jo käyttökelpoista. Kirkkaassa vedessä voi kuitenkin olla bakteereita, myrkyllisiä typpiyhdisteitä (nitraatti (NO₃) ja nitriitti (NO₂)), arseenia (As), fluoridia (F) ja radonia (Rn), joita ei voida nähdä, haistaa tai maistaa.

Veden laatu on kaikissa vähänkin kyseenalaisissa tapauksissa analysoitava laboratoriossa. Tarkoituksenmukaisesti tämä voidaan teettää kunnallisissa, Mittaustekniikan keskuksen akkreditoimissa ympäristö- ja elintarvikelaboratorioissa. Em. laboratorioita on eri puolella Suomea noin 50. Muunkin vastaavan laatutason laboratorion käyttäminen on toki mahdollista.

Huom 1: Veden suodatinlaitteistojen toimittajilla on yleensä omia vesilaboratorioita, koska suodattimien hankkiminen edellyttää veden laadun selvittämistä. Analyysitulokset ovat vertailukelpoisia ympäristölaboratorioiden kanssa vain jos ko. laboratorio vastaa laadultaan Mittaustekniikan keskuksen määrittämiä normeja. Maitotiloille on määrätty säännöllinen veden laadun tarkkailu, jonka akkreditoidut ympäristölaboratoriot tekevät. Analyysitulokset toimitetaan tilalle, meijerille ja yksi kappale jää lisäksi laboratorioon. Mikäli tällaista tilaa joudutaan käsittelemään toimituksessa vesiongelmien takia, on syytä tiedostaa vertailutietojen laatutaso.

Huom 2: Vesinäytteitä tulee ottaa aina ennen hanketta, hankkeen kestäessä ja sen jälkeen. Muussa tapauksessa hankkeen vaikutusta veden laadun muutokseen ei voida mitenkään osoittaa. Vesinäyte on otettava myös laboratorion ohjeiden mukaisesti.

Tyyppitapaus 1. Usein maanomistajan kuivunut kaivo korvataan porakaivolla, josta vettä tulee riittävästi. Porakaivossa on mitä ilmeisimmin ainakin rautaa (Fe) ja mangaania (Mn) enemmän kuin kuivuneessa rengaskaivossa. Lisäksi fluori-, arseeni- ja radonpitoisuudet saattavat olla haitallisen suuria. Veden laatu on syytä tutkia noin kuukausi uuden kaivon käyttöönoton jälkeen. Tällöin porauksen vaikutukset (mm. kivituhka) ovat veden käytön myötä hävinneet vedestä ja veden laatutaso vastaa lopullista tasoaan. Tämän jälkeen mahdollisesti tarvittava suodatinlaitteisto voidaan hankkia.

Tyyppitapaus 2. Maanrakennushankkeen johdosta pohjaveden pinta usein laskee, joskus se voi myös nousta. Nämä ovat merkkejä muutoksista pohjaveden virtausolosuhteissa. Samalla veden laatuominaisuudet voivat muuttua myöskin (huonommiksi) ja vaaditaan korjaustoimenpiteitä. Veden pinnanmuutostapauksissa on syytä tutkituttaa myös veden laatu.

4.3 Pohjaveden laatuvaatimukset ja -suositukset

Maanmittaustoimituksien yhteydessä käsitellään useimmin yksittäisten kotitalouksien vesikysymyksiä. Tyyppiesimerkkinä yleistietoimituksen yhteydessä on esille tullut pohjaveden aleneminen tai mahdollinen kaivoveden laadun heikkeneminen tai likaantuminen. Talousveden laatu määritellään Sosiaali- ja terveysministeriön asetuksella nro 461/2000. Asetus sisältää liitteinä: 1) Talousveden laatuvaatimukset ja -suositukset, 2) Talousveden valvontatutkimukset ja 3) Määritysmenetelmät.

Vesi- ja viemärilaitosyhdistys sekä Suomen Kuntaliitto ovat yhdessä (2000) julkaisseet em. asetukseen liittyvän soveltamisoppaan. Opas sisältää mm. mainitun asetuksen liitteineen ja täydentävää tietoa edellä kuvattuihin veden kemiallisiin ominaisuuksiin. Oppaassa on liitteenä myös EU:n direktiivi nro 98/83/EY "Ihmisen käyttöön tarkoitetun veden laadusta".

Hämeenlinnan seudun kansanterveystyön kuntayhtymän ympäristö- ja elintarvikelaboratoriossa on suunniteltu, laajaan vesinäyteaineistoon perustuen, analyysipaketit sekä tavallisille rengaskaivoille sekä kallioporakaivoille. Tästä on kohdassa kaivoveden analyysipaketit hintayhteenveto. Veden ominaisuudet ovat mainituissa kaivotyypeissä erilaiset, siksi analysoitavat ominaisuudet vaihtelevat. Esimerkki kuvastaa Hämeenlinnan seudun tilannetta. Alueittain veden laatu voi olla erilainen, mikä edellyttää erilaisia analyysejä. Parhaiten tilanne selviää kullakin alueella toimivasta vastaavasta laboratoriosta. Yleensä hintahaarukkaan 50 - 100 € mahtuu riittävät vesianalyysit.

Veden radioaktiivisuuteen on olemassa oma, Säteilyturvakeskuksen ohje: "ST-ohje 12.3.1993".

Ympäristölaboratoriosta voi tilata lausunnon veden laadusta. Lausunnossa todetaan ainakin se, että onko vesi käyttökelpoista juoma- ja talousvedeksi. Muuten se on erittely analyysin tuloksista. Käyttökiellon antaa tarvittaessa kunnallinen terveysvalvonnan johtaja tai muu viranomainen, jolle asia on delegoitu. Maanmittaustoimituksissa on aina syytä toimia em. päätöksen pohjalta. Silloin päätökset ovat ainakin perusteltuja.

Kaivon puhdistusohjeet (desifiointi):

Ohje nro 1.
Niitä kaivoja varten, jotka ovat runsasvetisiä ja joiden tyhjentäminen tuottaisi ylivoimaisia vaikeuksia.

Ostetaan apteekista 30 %:sta vetyperoksidia, jota tarvitaan kaivon jokaista vesikuutiometriä kohden 300 g. Vetyperoksidi kaadetaan ensin saavilliseen vettä ja sekoitetaan hyvin. Tämän jälkeen vesi valutetaan kaivon laitoja pitkin kaivoon ja veden annetaan seisoa noin vuorokauden, jona aikana vettä ei saa käyttää. Sen jälkeen kaivoa tyhjennetään veden vaihtumisen edistämiseksi vähintään kaivon vesimäärän verran. Noin viikon kuluttua otetaan uusi näyte.

Ohje nro 2.
Kaivo tyhjennetään, sen seinämät puhdistetaan esim. harjalla tai painepesurilla ja pohjaliete poistetaan sekä sorakerros (puhdasta soraa) pohjalle uusitaan (vähintään 20 cm). Mikäli kaivon renkaiden välisaumat ovat avoimet, tiivistetään ne sementtilaastilla pintavesien kaivoon pääsyn estämiseksi.

Kun kaivo on täyttynyt, kaadetaan siihen (esim. saavilliseen vettä sekoitettuna) 10 %:sta natriumhypokloriittia (saadaan apteekista) 0,5-1,0 l jokaista kaivon vesikuutiometriä kohden tai kalsiumhypokloriittia (Caporit, HTH) 70-170 g vesikuutiometriä kohden. Vesi sekoitetaan.

Annetaan kaivon veden seisoa täten yhden vuorokauden, minkä jälkeen kaivo taas tyhjennetään. Jos vesi ei sen jälkeen enää haise kloorille, otetaan uusi näyte noin viikon kuluttua, mutta muussa tapauksessa on kaivo toistamiseen tyhjennettävä.

Kloorauksen aikana vettä ei saa käyttää.

Vesimäärän laskun helpottamiseksi mainittakoon, että esim. 100 cm:n läpimittaisessa kaivossa on 1,3 m korkea vesipatsas 1 m³ vettä.

On huomattava, että koko vesijärjestelmä, myös painesäiliö ja verkosto, puhdistetaan ja puhdistuksen jälkeen desinfioidaan juoksuttamalla kaivosta jo kloorattua vettä järjestelmään muutaman tunnin ajaksi.

Mikäli kaivon vesi on rautapitoista, on syytä suorittaa maitotalousvälineiden happopesu viikoittain tarkoitukseen sopivalla pesuaineella.

Huom. Kaivossa työskenneltäessä saattaa happi loppua. Tästä syystä kaivossa ei saa yhtäjaksoisesti olla pitkään. Huolehdi tehokkaasta raittiin ilman saannista, jos kaivossa tuntuu hajua (esim. mätä kananmuna). Lisäksi kaivoon menijällä tulee olla vyötäisillään köysi, jonka toisessa päässä on varma henkilö, joka voi nopeasti auttaa kaivossa työskentelijän ylös.

4.4 Tutkimustietoja ja käytännön kokemuksia pohjaveden kemiallisista muutoksista

Erityisesti alueilla, joilla humuskerros on rakentamishankkeen johdosta poistettu (esim. maa-aineksen ottoalueet) pohjaveden laatu muuttuu helposti johtuen pintakerroksen biokemiallisten reaktioiden oleellisesta vähenemisestä. Seurauksien on tutkimuksissa todettu olevan mm. seuraavanlaisia:

1. Veden happamuus kasvaa. Sadeveden pH on luokkaa 5, joskus allekin. Luonnontilaisen alueen pohjaveden pH on luokkaa 6-9. Maa-aineksen ottoalueella pH on todettu olevan jonkin verran korkeampi. Samoin veden nitraattipitoisuus (jopa 6-kertainen luonnontilaiseen verrattuna) ja kloridipitoisuus kasvavat, samoin monet muut veden laatua kuvaavien indikaattoreiden arvot.

2. Kaliumpermanganaattiluku, joka kuvaa orgaanisen aineksen määrää vedessä, on aineksenottoalueilla korkeampi, erityisesti jos humuspitoisilla suovesillä on mahdollisuus päästä kosketuksiin avoimen karkearakeisen maanpinnan kanssa. Pohjaveden on todettu olevan ns. paljaan maanpinnan alueilla alttiimpi bakteerien ja viruksien likaavalle vaikutukselle.

3. Jos pohjaveden pinta on soranoton yhteydessä kaivettu esille, se on altis erilaisten mikro-organismien vaikutukselle. Samoin humuspitoisilla kuivatusvesillä voi olla tätä kautta pääsy kosketukseen pohjaveden kanssa, vrt. edellinen kohta.

4. Pölynsidontaan käytetyt suolaliuokset saattavat alueellisesti nostaa erityisesti maarakennustyömaiden lähiympäristössä veden kloridipitoisuutta.

5. Öljy- ja polttoainevuodot voivat aiheuttaa huolimattoman käsittelyn myötä ikäviä makuhaittoja pohjaveteen, 1 ppm:n pitoisuus on tunnistettavissa maussa. Öljypäästöjä voi syntyä mm. työmaakoneista.

6. Saastuneet täytemaat voivat samoin aiheuttaa vieraiden aineiden pääsyn pohjaveteen, mikäli niitä käytetään esim. soranottoalueilla maisemoinnissa täytteinä.

7. Erilaiset kasvinsuojelumyrkyt saattavat päästä pelloilta kuivatusjärjestelmien kautta yhteyteen pohjavesin kanssa. Seurauksena on myrkyllisten aineiden näkyminen vesianalyysin tuloksissa.

8. Maaperän rengaskaivoissa ei rautaa eikä mangaania juurikaan ole antikliinisien eli ympäristöön vettä purkavien akviferien alueella. Hienoainespeitteisten synklinisten eli vettä kokoavien akviferien alueella sekä rauta- että mangaaniarvot ovat korkeampia.

9. Kallioperän paljastaminen tai louhinta erityisesti sulfidimineraaleja sisältävillä alueilla saattaa nostaa veden happamuusastetta. Helposti rapautuvina niistä pääsee rikkiyhdisteitä veteen em. seurauksin.

10. Louhinta muuttaa kallionrakoilusysteemiä; saasteita ja suola-aineita voi helpommin päästä rakosysteemin kautta kosketuksiin pohjaveden kanssa. Kalliopohjaveden vaihtuvuus on kuitenkin tavallisesti hyvin hidasta, vuosien tai kymmenien vuosien kertaluokkaa. Tämän vuoksi mainitut haitat tulevat näkyviin pitkällä viiveellä.

11. Säännöllisissä pohjavesien laadun kontrolleissa maidontuotantotoiminnassa, jossa näytteitä on otettu 1-3 vuoden välein, on todettu veden rauta- ja mangaanipitoisuuden vaihtelevan vuodenaikojen mukaan. Tarkoittanee sitä, että pohjaveden pinnan nousu ja lasku saa aikaan muutoksia em. aineiden pitoisuuksissa.

12. Radon, arseeni ja fluori sekä rauta ja mangaani ovat erityisesti porakaivojen ongelmia. Asiat tulevat toimituksissa esille, kun kuivuneita rengaskaivoja joudutaan korvaamaan porakaivoilla.

13. Nitriitti ja nitraatti sekä koliformiset bakteerit liittyvät rengaskaivoihin ja siihen, että pintavedet ja erilaiset epäpuhtaudet pääsevät kaivoon.

14. Yleinen likaantumisherkkyys kasvaa alueilla, joissa maanpintaa suojaava pintakerros poistetaan. Humuspitoinen pintakerros pidättää bakteereita, viruksia ja raskasmetalleita hyvin.

15. Maa-aineksen ottoalueilla paitsi, että veden happamoitumisriski kasvaa ja veden tasalaatuisuus heikkenee, niin veden happipitoisuus kasvaa. Tästä seuraa se, että veteen liuenneen raudan ja mangaanin määrä pienenee.

16. Varsin usein luonnontilaisen alueen pohjavesi on sellaisenaan laatuvaatimukset täyttävää.

17. Pohjaveden ominaisuuksien ymmärtämisessä auttaa tutustuminen yleiseen maaperä- ja kallioperägeologiaan.

5 Lisätietoja ja kirjallisuutta

Edellä on käyty läpi yleispiirteissään pohjavesigeologiaa maanmittauksen, lähinnä lunastuksissa yleisimmin eteen tulevien käytännön ongelmien näkökulmasta. Täydentäviä tietoja saa alan kirjallisuudesta. Varsin suositeltava on GTK:n Tutkimusraportti 147: "Geologian ja ihmisen toiminnan vaikutus pohjaveteen. Seurantatutkimuksen tulokset vuosilta 1969-1996". Raportti sisältää perusasioita pohjavesigeologiasta ja lisäksi koko valtakuntaa kattavaa vedenlaatutietoa ja hyvän kirjallisuusviitteistön.

Asiantuntija-apua pohjavesikysymyksiin on saatavissa osoitteesta https://www.gtk.fi/palvelut/vesi/

Omatoimisesti ongelmakenttää voi selvitellä GTK:n Lähde-verkkopalvelusta, joka kokoaa yhteen ja tuo kaikkien hyödynnettäväksi GTK:n tekemien pohjavesitutkimusten tulokset. Lisäksi palvelu tarjoaa yleistä tietoa Suomen pohjavesivaroista. Pohjavedellä on kytkentä yleiseen geologiaan. Mahdollisia tarvittavia geologisia karttoja koskeva informaatio on saatavissa osoitteesta https://lahde.gtk.fi/. Pohjavesitietoja esitetään mm. 1:20 000 -mittakaavaisilla maaperäkartoilla.

GTK:n paikkatietoaineistot löytyvät helposti myös Maanmittauslaitoksen paikkatietosivuilta: https://www.maanmittauslaitos.fi/kartat-ja-paikkatieto/paikkatietojen-y…

Vastaava tietopankki on Suomen ympäristökeskuksen (SYKE) Internetsivut (www.ymparisto.fi)
- Pohjaveden laatu ja riskit, josta edelleen linkit moniin em. tekstissä käsiteltyihin aiheisiin ja yhteystiedot sekä kirjallisuusviitteitä ym.
- Pohjaveden pinnan korkeuden seuranta eri puolilla maata
- Yleinen vesitilanne, jossa edelleen linkkejä eri teemoihin.

Referoituja aiheeseen liittyviä toimitustapauksia on kirjattu englanniksi Maanmittauslaitoksen julkaisussa 91/2000 s.137-150.

Kirjallisuutta

Airaksinen, J.U.1978. Maa- ja pohjavesihydrologia. Oulu.

Backman, B. et al. 1999. GTK:n tutkimusraportti 147. Geologian ja ihmisen toiminnan vaikutus pohjaveteen. Seurantatutkimuksen tulokset vuosilta 1969-1996.

Coates, D.R. 1981. Environmental Geology. Toronto.

Hämeenlinnan seudun kansanterveystyön kuntayhtymä. Kaivon puhdistusohjeet.

Korkka-Niemi K., Salonen V-P. 1996. Maanalaiset vedet: Pohjavesigeologian perusteet. Turun yliopiston täydennyskoulutuskeskuksen julkaisuja A:50.

Mälkki E. 1999. Pohjavesi ja pohjaveden ympäristö. Tampere.

Niini H. ja Niini S. 1995. Vesigeologia. Opetusjulkaisu TKK-IGE-C-17.

Nysten T. 1994. Mathematical Modelling of Groundwater Pollution in a Small Heterogeneous Aquifer at Kärkölä, Southern Finland. Publications of the Water and Environment Research Institution, 15. Helsinki.

Rahkila P. 2000. Maanmittauslaitoksen julkaisu 91. On Handling of Geological Problems in Connection with Statutory Survey Transactions.

Salonen V-P. 2000. Turun yliopiston maaperägeologian osaston julkaisuja 83. Ympäristögeologian päivät 14.-15.3.2000. Teemana Suomalainen pohjavesigeologia. Esitelmien tiivistelmät.

Soveri, J. 1986. Suomen kartasto. Vihko 132. Vedet. Osa 4. Pohjavedet. Helsinki.

Suomen kartasto. 1990. Vihko 123-126: Geologia. Osa 126.1 Hydrogeologia.

Säteilyturvakeskus. 1993. ST-ohje 12.3.1993. Talousveden radioaktiivisuus. Helsinki.

Tuhola, M. 1997. Maanrakennustyömaan ympäristöopas. Helsinki.

Uusinoka R. 1994. Ympäristögeologia. TTKK:n Rakennustekniikan osaston luentomoniste.

Vesihallituksen julkaisu 18/1976. Maa- ja pohjavesisanasto. Soilwater and groundwater terminology. Mark- och grundvattenterminologi.

Vesi- ja viemäriyhdistys, Suomen Kuntaliitto. 2000. Soveltamisopas Talousvesiasetukseen 461/2000. Sosiaali- ja terveysministeriön asetus 461/2000 talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista. Helsinki.