Outokummun kallioperästä paljastui haiseva yllätys

Uutiset

Yli kahden kilometrin syvyisestä kairareiästä paljastui haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, jotka yleensä yhdistetään huonoon sisäilmaan. Jo aiemmin reiästä on löydetty kymmeniä miljoonia vuosia vanhaa pohjavettä.

Haihtuvat orgaaniset yhdisteet eli VOC-yhdisteet tunnetaan teollisista prosesseista ja materiaaleista peräisin olevina epäpuhtauksina ja sisäilman heikentäjinä, mutta niitä muodostuu myös luonnossa kuten soilla, metsissä, tulivuorissa ja kuumissa lähteissä. 

Helsingin yliopiston ja VTT:n tutkijat ottivat kaasu- ja mikrobinäytteitä syvältä reiästä, jonka Geologian tutkimuskeskus (GTK) on kairannut tieteellistä tutkimusta varten malmiesiintymistään tunnetulle alueelle Outokumpuun. 

Kalliopohjavedestä löydettiin laaja kirjo erilaisia luonnon VOC-yhdisteitä 500-2300 metrin syvyydestä. 

Kiteisen kallioperän ja sen pilaantumattomien pohjavesien VOC-yhdisteistä ei ollut juurikaan tietoa ennen tätä. Tulokset on äskettäin julkaistu Communications Earth & Environment –sarjassa.

Auttaa ymmärtämään hiilen kiertokulkua

Tutkimustuloksilla voi olla merkitystä niin globaalin hiilen kierron ymmärtämiseen kuin maanalaisten tilojen (esim. kaivokset) ilmanlaatuun. 

Tutkimuksessa osoitettiin, että syväbiosfäärin mikrobeilla, erityisesti bakteereilla ja sienillä, on tärkeä rooli VOC-yhdisteiden tuottajina ja hajottajina. VOC-yhdisteiden pitoisuudet ja koostumus heijastavat kuitenkin myös paikallisen kallioperän ominaisuuksia, kuten hiili- ja rikkipitoisuutta sekä hapetus-pelkistysolosuhteita.

”VOC-yhdisteiden jäljille meidät johdatti haju”, kertoo tutkimuksen geokemiallisesta osuudesta vastannut Helsingin yliopiston apulaisprofessori Riikka Kietäväinen

Useat yhdisteistä, kuten aromaattiset hiilivedyt ja rikkiyhdisteet haiskahtavat jo erittäin pieninä pitoisuuksina. 

”Haistelijasta riippuen Outokummun syväreiän kalliopohjavesien tuoksua kuvailtiin merelliseksi tai viemäriksi, jopa hieman makeaksi. Hajun tarkempaa lähdettä selvitettiin analyyttisin menetelmin, käyttäen termodesorptio-kaasukromatografi-massaspektrometriaa”, Kietäväinen jatkaa. 

Tutkimuksissa paljastui yli neljäkymmentä erilaista VOC-yhdistettä, yleisimpinä butaani, bentseeni ja dimetyylisulfidi. Yhdisteiden joukossa oli myös muita hiilivetyjä, alkoholeja, ketoneja ja aldehydejä. 

”Tutkimme mikrobien mahdollista roolia näiden VOC-yhdisteiden muodostumisessa tai hajoamisessa analysoimalla mikrobiyhteisön geenitietoa”, kertoo VTT:n erikoistutkija Mari Nyyssönen.  

”Syvässä kallioperässä mikrobeille on tarjolla vain vähän erilaisia ravinnon– ja hiilenlähteitä ja tutkimuksen tulokset osoittavat, että nämä VOC-yhdisteet tuovat uudenlaisia mahdollisuuksia mikrobien ruokapöytään”, Nyyssönen jatkaa.

Kymmeniä miljoonia vuosia vanhaa pohjavettä

Outokummun syväreiän kairaus valmistui tasan kaksikymmentä vuotta sitten, 31.1.2005. Helsingin yliopiston, VTT:n ja Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) tutkimusyhteistyö Outokummun syväreiällä on tähän mennessä paljastanut muun muassa kymmeniä miljoonia vuosia vanhaa pohjavettä sekä monipuolisen, kalliopohjavedessä ja kivipinnoilla elävän mikrobiyhteisön. 

”Tämän tutkimuksen myötä olemme ottaneet seuraavan askeleen kohti elollisen ja elottoman maailman vuorovaikutusten ymmärtämistä. Tutkimus syväreiällä jatkuu edelleen”, Kietäväinen ja Nyyssönen kertovat.  

Outokummun syväreikä

  • Kairattu Outokummun kaupungin kaakkoispuolelle, Sysmäjärven vanhan aseman läheisyyteen vuosina 2004-2005
  • 2516 m syvä, halkaisijaltaan 22 cm, pystysuora kurkistusikkuna 1,9 miljardia vuotta vanhaan kiteiseen kallioperään
  • Lämpötila reiän pohjalla noin +40°C
  • Osa kansainvälistä tieteellistä mantereiden kairausohjelmaa (International Continental Scientific Drilling Program, ICDP). Lisää tietoa Outokummun ICDP-projektista: https://www.icdp-online.org/projects/by-continent/europe/outo-finland/

Tarkka suurennos kiviaineksen pinnan mikrobeista

Outokummun ICDP-projektissa on tutkittu myös syväreiästä kerättyjen bakteerien ja sienien kiinnittymistä kivien pinnalle. 

Elektronimikroskooppikuva syvältä Outokummun kallioperästä peräisin olevista pitkulaisista mikrobisoluista serpentiniitti-kiven pinnalla. Kuva: VTT, Mari Raulio

Tarkkasuurennoskiviaineksenpinnanmikrobeista

Lue lisää:

Julkaisu: Kietäväinen, R., Nyyssönen, M., Nuppunen-Puputti, M. & Bomberg, M., 2025. Naturally occurring volatile organic compounds in deep bedrock groundwater. Communications Earth & Environment 6:64, https://doi.org/10.1038/s43247-025-02053-2

Outokummun syväreikä ylhäältä päin katsottuna. Kuva: Riikka Kietäväinen

Outokummunsyväreikäpäältäpäinkatsottuna
Jaa
Mari Nyyssönen
Mari Nyyssönen