Väitös: Uusia keinoja sisävesien elohopeaongelman ratkaisemiseksi – Elohopean määritysmenetelmien kehittäminen

Elohopea on ympäristössä luonnostaan esiintyvä, mutta erityisen myrkyllinen raskasmetalli, jota vapautuu ympäristöön sekä ihmisen toiminnan että luonnollisten prosessien seurauksena. Elohopea voi muuntua äärimmäisen myrkylliseksi metyylielohopeaksi, joka kerääntyy eliöihin ja rikastuu ravintoketjussa.

Ihmisen ja luonnonvaraisten eläinten altistuminen sisävesien ja merten kalaravinnon sisältämälle elohopealle onkin eräs laajimmista globaaleista ympäristöongelmista. Luonnonvesien alhaisten elohopeapitoisuuksien seuranta on hyvin tärkeää, koska suurin osa saasteista, myös elohopea, päätyy usein lopulta vesistöihin. 

Analyysimenetelmät kolmelle eri elohopean muodolle 

FM Suvi Kulomäen väitöskirjatutkimuksessa kehitettiin erittäin herkät analyysimenetelmät kolmelle eri elohopean muodolle: kokonaiselohopealle, epäorgaaniselle elohopealle ja metyylielohopealle nanogrammaa litrassa pitoisuustasolla – niin pienissä määrissä, että ne haastavat mielikuvitusta.  

Kehitetty kokonaiselohopean analyysimenetelmä soveltuu myös humuspitoisille luonnonvesille ja mahdollistaa sellaisten luonnonvesinäytteiden analysoinnin, joissa elohopeaa on vähintään kaksi nanogrammaa litrassa. Esimerkiksi Jyväsjärvessä kokonaiselohopeapitoisuus jää tämän määritysrajan alle, joten vielä pienempien elohopeapitoisuuksien analysoimiseksi kehitettiin konsentrointimenetelmä sekä menetelmä, jolla elohopean eri muodot saadaan eroteltua toisistaan. 

3D-tulostetut metallisiepparit apuna tutkimuksessa 

Väitöstutkimuksessa hyödynnettiin 3D-tulostusteknologiaa elohopeapitoisten vesien konsentrointiin tarvittavien metallisieppareiden valmistamiseen. Metallisiepparit mahdollistavat elohopean esikonsentroinnin sekä elohopean eri muotojen erottelun toisistaan.  

Luonnonvesinäytteessä oleva elohopea napataan kiinni näihin 3D-tulostettuihin metallisieppareihin, jonka jälkeen epäorgaaninen elohopea ja metyylielohopea erotellaan toisistaan käyttäen happamia tiourealiuoksia. Saadut erilliset liuokset analysoidaan induktiivisesti kytketyllä plasma-massaspektrometrillä (ICP-MS).  

“Huhtikuussa 2021 Jyväsjärven metyylielohopeapitoisuudeksi määritettiin 0,18 ng L-1 ja epäorgaanisen elohopean pitoisuudeksi 0,62 ng L-1, mitkä osoittautuivat erittäin alhaisiksi pitoisuuksiksi”, selittää Kulomäki. 

Tärkeä apu ympäristön suojeluun 

Väitöskirjatyössä esitettyjä analyysimenetelmiä voidaan hyödyntää vesistöjen elohopeapitoisuuksien määrityksessä, mikä puolestaan auttaa tarjoamaan entistä luotettavampaa ja tarkempaa tietoa vesistöjen elohopeapitoisuuksista. Väitöskirjatutkimus on tärkeä askel kohti ympäristön suojelemista. 

Suvi Kulomäki valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopiston kemian laitokselta vuonna 2016 ja väitöskirjatutkimuksen hän aloitti vuonna 2017. Tutkimuksen ohjaajina toimivat professori Ari Väisänen ja yliopistonlehtori Siiri Perämäki ja siihen on saatu rahoitusta Jenny ja Antti Wihurin säätiöltä, Jyväskylän yliopistolta sekä Alfred Kordelinin säätiöltä. 

FM Suvi Kulomäen väitöskirjan “Preconcentration, speciation, and determination of mercury in natural waters by inductively coupled plasma mass spectrometry” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 15.12.2023 klo 12.00 Ylistönrinteellä salissa Kem4. Vastaväittäjänä toimii professori Jens Sloth (Technical University of Denmark) ja kustoksena professori Ari Väisänen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti. 

Julkaisutiedot

Väitöskirja “Preconcentration, speciation, and determination of mercury in natural waters by inductively coupled plasma mass spectrometry” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/91995