Tutkimusraportti 199 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS. Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti

Transkriptio

1 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS Tutkimusraportti Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti Summary: Improving Environmental Risk Assessments for Metal Mines: Final Report of the MINERA Project Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J. (toim.)

2 Yhteistyössä mukana: Ne kuvat, joissa ei mainita tekijää, ovat julkaisun kirjoittajien tekemiä. Kansikuva: Luikonlahden kohdetutkimusalueella tehtiin pohjaveden laatututkimuksiin kuuluvia kenttämittauksia myös satunnaisesti talousvesikäytössä olevilta lähteiltä. Kannettavilla kenttämittareilla mitattiin mm. lämpötila, ph, sähkönjohtavuus, veteen liuennut happi ja redox-potentiaali. Kuva: Lauri Solismaa, GTK. Front cover: Field measurements were taken in the Luikonlahti case study area to assess the quality of the groundwater. Water from this spring is occasionally used for household consumption. A handheld multiparameter instrument was used to measure parameters such as temperature, ph, electrical conductivity, dissolved oxygen and redox potential. Photo: Lauri Solismaa, GTK. ISBN (nid.) ISBN (PDF) ISSN Taitto: Tuomas Pelkonen, Ramboll Finland Oy Painopaikka: Juvenes Print - Suomen Yliopistopaino Oy

3 GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS GEOLOGICAL SURVEY OF FINLAND Tutkimusraportti 199 Report of Investigation 199 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J. (toim.) METALLIKAIVOSALUEIDEN YMPÄRISTÖRISKINARVIOINTIOSAAMISEN KEHITTÄMINEN: MINERA-HANKKEEN LOPPURAPORTTI Summary: Improving Environmental Risk Assessments for Metal Mines: Final Report of the MINERA Project Kirjoittajat: Ahvensalmi, A., Backnäs, S., Forsman, P., Huhta, H.-K., Karjalainen, N., Karlsson, T., Kauppila, P., Kauppila, T., Koikkalainen, K., Koivuhuhta, A., Kollanus, V., Komulainen, H., Kousa, A., Kuusisto, E., Makkonen, S., Mäkinen, J., Nerg, A.-M., Niittynen, M., Nikkarinen, M., Pasanen, A., Ruokolainen, S., Ryhänen, N., Solismaa, L., Tarvainen, M., Tornivaara, A., Tuomisto, J. ja Waissi-Leinonen, G. Espoo 2013

4 Kauppila, T. (ed.), Komulainen, H. (ed.), Makkonen, S. (ed.) & Tuomisto, J. (ed.) Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. Summary: Improving Environmental Risk Assessments for Metal Mines: Final Report of the MINERA Project. Geological Survey of Finland, Report of Investigation 199, 223 pages, 15 figures and 60 tables. The potential for environmental damage is inherent in metal mining. The requirements for mining operations to attain and demonstrate high environmental performance have increased during the past decade. Environmental risk assessment examines processes, emissions, the spread of contaminants and exposure of humans and biota, providing an especially useful approach for environmental issues in metal mining. This stems from each mine site being unique with respect to the properties that affect environmental risks and the variation in the nature of risks during the lifetime of the mine. Emissions to air from mining are usually small and local, with a high proportion of coarse non-respirable particles. However, mineral wastes from mining operations may cause long-term environmental concerns. Acid rock drainage often contains elevated concentrations of metals that also have unique properties as contaminants: natural background concentrations, the adaptation of biota to elevated concentrations, metals as micronutrients, and the effects of ambient geochemical conditions on the mobility, speciation and bioavailability of metals. Environmental risk assessment is employed to study and compare the ecological and health effects of various process options during the normal operation of a mine. The assessment process consists of ecological and health risk assessments that are preceded by an examination of the mining processes, emissions, the transport of contaminants and the resulting concentrations in the surrounding media. Because of this complexity, comprehensive environmental risk assessment requires expertise from fields such as geology, mineralogy, geochemistry, hydrogeology, toxicology, ecotoxicology, and ecological and health risk assessment. The MINERA project (Improving environmental risk assessments for metal mines) was carried out in collaboration between the Geological Survey of Finland (GTK), the National Institute for Health and Welfare (THL) and the University of Eastern Finland (UEF) during Its aim was to develop methods for environmental risk assessment at metal mine sites, develop a conceptual model for mine site risk assessment, improve health risk assessment for hi-tech metals, engage stakeholders in the field, disseminate research information, and improve operating conditions for metal mines through the development of environmental risk assessment practices. One of the aims was to support the risk assessment of operations in their planning phase so that the results could be used to compare various technical options. The main focus of the project was on the immediate surroundings of a mine, with occupational health and effects within the industrial site excluded from the scope. The main stressors considered were metals, respirable particles, mineral processing chemicals, noise, radiation and odours. This project report provides views on the role of environmental risk assessment at mine sites and presents results on the environmental risk assessment process, methods and data needs for metal mines. The report provides models for risk assessment for various stressors and describes selected methods in more detail. Topics include mining processes and their related emissions, the spread of contaminants, evaluation of contaminant concentrations in various media in the surroundings of a mine, exposure assessments for humans and biota, and the description of eventual ecological and health risks. Besides this report, project results have been published in the GTK archived reports series. Links to these reports can be found at the website fi.opasnet.org/fi/minera, which provides the project results and numerical models that can be utilized in risk assessment. Keywords (GeoRef Thesaurus, AGI): metal ores, mines, environmental geology, environmental effects, risk assessment, health risks Tommi Kauppila, Geological Survey of Finland, P.O. Box 1237, FI Kuopio, FINLAND tommi.kauppila@gtk.fi Hannu Komulainen, National Institute for Health and Welfare, Department of Environmental Health, P.O. Box 95, FI Kuopio, Finland hannu.komulainen@thl.fi

5 Sari Makkonen, University of Eastern Finland, Department of Environmental Science, P.O. Box 1627, Kuopio, FINLAND Jouni Tuomisto, National Institute for Health and Welfare, Department of Environmental Health, P.O. Box 95, FI Kuopio, Finland

6 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) & Tuomisto, J. (toim.) Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. Summary: Improving Environmental Risk Assessments for Metal Mines: Final Report of the MINERA Project. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 199, 223 sivua, 15 kuvaa ja 60 taulukkoa. Metallimalmikaivostoiminnan luonteeseen kuuluu ympäristöhaittojen mahdollisuus. Kaivostoiminnan ympäristösuorituskyvyn ja sen mittaamisen osalta ovat vaatimukset kasvaneet entisestään viime vuosina. Ympäristöriskinarviointi, jossa tarkastellaan päästöjä, niiden leviämistä sekä ihmisten ja eliöiden altistumista syntyville ympäristön pitoisuuksille, on erityisen hyödyllinen lähestymistapa metallimalmikaivoksien ympäristövaikutusten tarkastelussa. Ympäristöriskien luonne ja laajuus vaihtelevat kaivostoiminnan elinkaaren aikana, ja jokainen kaivoskohde on ympäristöriskeiltään erilainen. Ilmaperäiset päästöt kaivosalueilta ovat yleensä suhteellisen vähäisiä ja paikallisia, ja karkeiden hiukkasten osuus päästöissä on suuri. Sen sijaan kaivostoiminnassa syntyy runsaasti mineraalipohjaisia jätemateriaaleja, joista voi aiheutua pitkäaikaisia päästöjä, erityisesti ns. hapanta kaivosvaluntaa. Kaivosvalunta voi sisältää myös metalleja, joilla puolestaan on omat erityispiirteensä vaaran aiheuttajina: luontaiset taustapitoisuudet, eliöstön sopeutuminen kohonneisiin pitoisuuksiin, joidenkin metallien hivenaineluonne sekä geokemiallisten olojen vaikutus metallien liikkuvuuteen, esiintymismuotoon ja biosaatavuuteen. Ympäristöriskinarvioinnilla selvitetään ja vertaillaan kaivoksen normaalitoiminnan aikaisten prosessien ja prosessivaihtoehtojen ekologisia ja terveysvaikutuksia. Ympäristöriskinarviointi on prosessi, joka käsittää ekologisen ja terveysriskin arvioinnin sekä niitä edeltävän vaaran ja pitoisuuksien muodostumisen selvittämisen. Tämän vuoksi kaivosalueiden laajamittainen ympäristöriskinarviointi vaatii erityisosaamista esimerkiksi geologiasta, mineralogiasta, hydrogeologiasta, geokemiasta, toksikologiasta, ekotoksikologiasta, ekologiasta ja terveysriskinarvioinnista. Geologian tutkimuskeskuksen (GTK), Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen (THL) sekä Itä-Suomen yliopiston (UEF) yhteinen MINERA-hanke (Metallikaivostoiminnan ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen) toimi vuosina MINERA-hankkeen tavoitteena oli kehittää ympäristöriskinarvioinnin menetelmiä kaivosympäristöjä varten, laatia kaivoskohteiden ympäristöriskinarviointiin käsitteellinen kokonaismalli, kehittää teknologiametallien riskinarviointia erityisesti terveysvaikutusten osalta, osallistaa alan toimijoita, jakaa tutkimustietoa ja parantaa kaivosalan toimintaedellytyksiä ympäristöriskinarvioinnin kehittämisen kautta. Tavoitteena oli helpottaa myös perustamisvaiheessa olevan kaivoksen riskinarviointia, jolloin tuloksia voidaan käyttää eri toteuttamisvaihtoehtojen vertailussa. Pääasiallinen tarkasteltava kohde oli metallimalmikaivosten lähiympäristö. Itse teollisuusalue ja työperäinen altistus rajattiin pois hankkeesta. Tärkeimpinä tarkasteltavina altisteina pidettiin metalleja, rikastuskemikaaleja, pienhiukkasia, melua, säteilyä ja hajua. Tässä MINERA-hankkeen loppuraportissa taustoitetaan ympäristöriskinarvioinnin käyttöä kaivoskohteissa ja esitellään hankkeen tuloksia ympäristöriskinarviointiprosessin, menetelmien ja arvioinnissa tarvittavien tietojen osalta. Eri altisteiden riskinarvioinnin laatimisesta annetaan suosituksia ja useista arvioinnin osa-alueista kuvataan tarkemmin käytettäviä menettelytapoja. Käsiteltäviä aiheita ovat mm. kaivoskohteiden prosessit ja niistä aiheutuvat päästöt, päästöjen leviäminen, pitoisuuksien arvioiminen kaivoskohteen ympäristössä, eliöiden ja ihmisten altistumisen arvioiminen sekä ekologisen ja terveysriskin kuvauksen laatiminen. Tämän raportin lisäksi hankkeen tuloksia mm. tapaustutkimuksista on koottu GTK:n Arkistoraportti-sarjan raportteihin. Näihin raportteihin löytyvät linkit mm. fi.opasnet.org/fi/minera-sivustolta, jonne on koottu hankkeen tulokset ja laaditut laskennalliset riskinarvioinnissa hyödynnettävät osamallit. Asiasanat (Geosanasto, GTK): metallimalmit, kaivokset, ympäristögeologia, ympäristövaikutukset, riskin arviointi, terveysriskit Tommi Kauppila, Geologian tutkimuskeskus, PL 1237, Kuopio Sähköposti: Hannu Komulainen, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL), Ympäristöterveyden osasto, PL 95,70701 Kuopio Sähköposti:

7 Sari Makkonen, Itä-Suomen yliopisto, ympäristötieteen laitos, PL 1627, Kuopio Sähköposti: Jouni Tuomisto, Terveyden ja hyvinvoinnin laitos (THL), Ympäristöterveyden osasto, PL 95,70701 Kuopio Sähköposti:

8 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) 1 SISÄLLYSLUETTELO - CONTENTS LYHENTEET JA MÄÄRITELMÄT Johdanto Metallimalmikaivokset ja ympäristöriskinarviointi MINERA-hanke Ympäristöriskinarviointi Kaivoksen suunnitteluvaiheessa Toimivalla kaivoksella Kvantitatiivinen riskinarvio Ympäristöterveysriskin arvio ja ekologinen riskinarvio Terveysriskin arvioinnin periaatteet Vaaran tunnistaminen Annosvaste Altistumisen arviointi Riskin kuvaus Ekologisen riskinarvioinnin yleiset periaatteet Riskinarvioinnin työkalut MINERA-mallissa Opasnet-verkkotyötila on MINERAN toimintaympäristö Arvioinnin esimerkkisivu toimii uuden työn pohjana Kaivoksen perustiedot kuvataan yhteenvetotaulukossa, yksityiskohdat omilla sivuillaan Valmiita osamalleja on tarjolla ja lisää tulee Kaivoskohteiden ympäristöriskinarviointi konsultin näkökulmasta Riskinarvioinnin ongelmat Riskinarvioinnin nykytila ja tulevaisuus Kaivoskohteiden ympäristöriskinarviointi viranomaisen näkökulmasta Ympäristöriskinarviointi ja lainsäädäntö Kaivosten ympäristöriskiä koskeva lainsäädäntö Kaivoslaki Kaivannaisjäteasetus Patoturvallisuus Ympäristönsuojelulaki Ympäristövaikutusten arviointi REACH-asetus Kemikaalilainsäädäntö Muut lait Riskinarviointi kaivosten ympäristöluvissa Yleistä riskinarvioinnin huomioimisesta ympäristölupahakemuksissa ja päätöksissä Case-tutkimus Pohdintaa...34 KAIVOSTOIMINNAN PROSESSIT JA PÄÄSTÖJEN ARVIOINTI Kaivosprosessit ja riskinarvioinnin kokonaismalli Kaivostoiminnan pölypäästöjen arviointi Kaivoksen rakentamisvaiheen pölypäästöt Louhinnan pölypäästöjen arviointi Räjäytyksen pölypäästön arviointi

9 Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti Porauksen pölypäästöt Murskauksen pölypäästöjen arviointi Murskauksen pölypäästöihin vaikuttavat tekijät Asbesti ja grafiitti Murskauksen pölypäästöjen laskeminen Jauhatuksen pölypäästöjen arviointi Jauhatuksen pölypäästöjen laskeminen Hihnakuljetuksen pölypäästöjen arviointi Päästöjen ja päästöjen vähentämisen laskeminen Ajoneuvokuljetuksen pölypäästöt Malmi- ja rikastekuljetuksen aiheuttaman pölypäästön arviointi Malmilouheen purkamisen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi Rikasteen kuljetuksen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi Kaivannaisjätteiden varastoinnin pölypäästöt Rikastushiekka-alueiden pölypäästö Sakkoihin liittyvä pölypäästö Sivukivialueiden pölypäästöt Toimenpiteet mineraaliaineksen varastoinnista aiheutuvan pölypäästön... vähentämiseksi Päästöt vesiin Jätevesipäästöt Päästöt vesiin kaivannaisjätteiden varastoinnista Rikastushiekan varastoinnin päästöt vesiin Päästöt vesiin sakkojen varastoinnista Sivukiven varastoinnin päästöt vesiin Menetelmiä päästöjen arviointiin Typpipäästöt kaivosalueelta Lainsäädäntöä Räjähteet ja niiden käyttö Räjähdysaineperäisen typen määrä Räjähdysaineperäisen typen vähentäminen Kaivostoiminnan aiheuttamien typpipäästöjen arvioiminen Melu ja hajupäästöt Kaivostoiminnan aiheuttama tärinä Räjäytyksiin liittyvä tärinä Liikenteeseen liittyvä tärinä Kaivosten energiantuotannon päästöt ja ajoneuvojen pakokaasupäästöt Energiantuotannon päästöt Energiantuotannon päästöjen arviointimenetelmä Ajoneuvojen pakokaasupäästöt Työkoneiden pakokaasupäästöt Maantiekuljetusten pakokaasupäästöt LEVIÄMINEN, KULKEUTUMINEN JA ARVIOIDUT PITOISUUDET YMPÄRISTÖSSÄ Pölyn leviäminen Kaivostoiminnan aiheuttamien maaperäpitoisuuksien arvioiminen Päästöt maaperään kaivosalueelta

10 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) 18.2 Kaivosalueen ympäristön maaperän kuormittuminen - arviointi kaivostoiminnan... suunnitteluvaiheessa Maaperän kuormittumisen arviointi Pitoisuusmuutokset pohjavedessä Veden ja aineiden kulkeutuminen Pohjaveden muodostuminen ja virtaus maa- ja kallioperässä Aineiden kulkeutuminen sekä pohja- ja pintaveden laatu Virtauksen ja aineiden kulkeutumisen laskenta ja mallinnus kaivosympäristössä Yksinkertaiset laskentatarkastelut pohjaveden pilaantumisriskin arviointiin Pohjaveden virtauksen ja kulkeutumisen mallinnus Geokemiallinen mallinnus Metallien leviäminen järvisedimentteihin Purkuvesien aiheuttaman metallikuormituksen leviäminen sedimenttien... kerrostumisalueelle Taustapitoisuuksien ja kiintoaineksen kertymän arviointi Meromiktisuus ja talvihapettomuus Ympäristöpitoisuuksien arviointi vastaanottavissa pintavesissä Melun kuuluvuus ympäristössä...87 YMPÄRISTÖN MITATUT PITOISUUDET Maaperän mitatut pitoisuudet Kohteellisen pitoisuustiedon koostaminen perustilaselvityksen yhteydessä Luontaisia taustapitoisuuksia Metallien määritysmenetelmistä Kokonaispitoisuuden analysointi Saatavan metallipitoisuuden analysointi Maaperän metallien kokonaispitoisuudet ja riskinarviointi Haitta-aineiden kulkeutuminen syvemmälle maaperään Pohjaveden vaikutus maaperän pitoisuuksiin Pinta- ja pohjavesien mitatut pitoisuudet Kenttämittaukset Näytteenotto Näytteenotto ja esikäsittelyt Sedimenttien mitatut pitoisuudet Sedimenttinäytteenotto Ajoitus Sedimentin uutto- ja määritysmenetelmät Huokosveden kerääminen Huokosvedestä tehtävät määritykset Kenttämittaukset Kemialliset määritykset Kemialliset kenttämääritykset...98 TERVEYSRISKIN ARVIOINTI Altistumisen arviointi terveysriskin arvioinnissa Altistumisen kvantitatiivinen arviointi Altistumisen laskentamalli Saannin arviointi Elimistöön imeytyvä annos

11 Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti 26 Terveysvaikutuksien arviointi Pohjaveden epäpuhtauksien terveysriskin arviointi Päästöt pohjavedessä Pohjaveteen liittyvä terveysriskin arvio kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa Kaivovedet Pohjaveteen liittyvä terveysriskin arvio toimivan kaivoksen ympäristössä Kaivovedet Taustatietoa Raja-, ohje- ja muita viitearvoja juomaveden epäpuhtauksille Juomaveden laatua kuvaavista parametreista Pintavesiin liittyvän terveysriskin arviointi Terveysriskin arvio pintaveteen päätyvistä aineista kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa Jätevesi Louhosvesi Pintavesivaluntapäästöt Hulevedet Pintakerros- ja pohjavesivalunta Päästöt ilmasta suoraan veteen Patomurtuma tai muu vastaava yllättävä vesipäästö Sedimentti Päästölähteiden kokonaisvaikutus pintaveden vedenlaatuun Pintaveden nykytilan kartoitus Terveysriskin arvio pintaveteen päätyvistä aineista toimivan kaivoksen ympäristössä Jätevesi Louhosvesi Pintavesivaluntapäästöt Pintakerros- ja pohjavesivalunta Päästöt ilmasta suoraan veteen Patomurtuma tai muu vastaava yllättävä vesipäästö Päästölähteiden kokonaisvaikutus pintaveden vedenlaatuun Ihmisten altistuminen kaivosperäisille aineille pintavedessä ja siihen liittyvät terveysriskit Altistuminen juomavedessä Altistuminen uimavedessä Altistuminen pesuveden välityksellä Altistuminen saunan löylyveden välityksellä Altistuminen kasvien kasteluveden välityksellä Altistuminen paikallisesta kalasta Taustatietoa Pölyn aiheuttaman terveysriskin arviointi Hengitetyn pölyn terveysriskin arvio kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa Perustilaselvitys ennen kaivostoiminnan aloittamista Arvio kaivostoiminnan vaikutuksista Terveysriskin arvio Hengitetyn pölyn terveysriskin arvio toimivan kaivoksen ympäristössä Taustatietoa Hiukkasista

12 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) Terveysperusteiset viitearvot Hiukkaspitoisuudet ja niiden kemiallinen koostumus ulkoilmassa PM Ultrapienet hiukkaset Pölylaskeuma Hiukkaspäästöt jätekasoista Hiukkasten terveyshaitoista Kaasumaisten ilman epäpuhtauksien aiheuttamien terveysriskien arviointi Kaasumaiset ilman epäpuhtaudet Ulkoilman kaasumaisten ilman epäpuhtauksien terveysriskin arvio kaivoksen suunnitteluvaiheessa Ulkoilman kaasumaisten epäpuhtauksien terveysriskin arvio toimivan kaivoksen ympäristössä Taustatietoa Terveysperusteiset viitearvot Kaasumaisten epäpuhtauksien pitoisuuksia ulkoilmassa Suomessa Kaasumaisten ilman epäpuhtauksien ominaisuuksia Haitalliset terveysvaikutukset Maaperässä olevan aineen terveysriskin arviointi Terveysriskin kuvaus Taustatietoa PIMA-asetus ja -ohjeet Terveysriskistä Meluvaikutusten arviointi Tulosmuuttujien tyypit: mitä tietoa, kenelle ja kuinka varmaa? Tarkoituksenmukaisen arviointimenetelmän valintapolku Meluhaitan arviointi kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa Meluhaitan arviointi toiminnassa olevalle kaivokselle Taustatietoa Melusta ja sen kuvailemisesta Kaivosmeluja koskevat säädökset sekä ohje- ja raja-arvot Impulssimaisuudesta ja äänesmäisyydestä johtuvat haittakorjaukset Melun terveyshaitoista Tärinän haittavaikutusten arviointi Kaivostoiminnan aiheuttaman tärinän arvioiminen Kaivostoimintaan liittyvän tärinän vaikutusten arviointi kaivostoiminnan aikana Hajun aiheuttaman terveys- ja viihtyisyyshaitan arviointi Hajuhaitan arviointi kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa Hajuhaitan arviointi toimivan kaivoksen ympäristössä Hajuhaitan arviointi toiminnassa olevan kaivoksen ympäristössä Akuutti terveyshaitta Viihtyvyyshaitta Toistuvaan hajualtistumiseen liittyvät muut vaikutukset Taustatietoa Hajusta Hajuun liittyvistä tutkimuksista Hajuun liitetyt terveyshaitat

13 Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti Hajun hallinnointia Rikkivety esimerkkinä Säteilyn aiheuttaman terveysriskin arviointi Säteilyyn liittyvän terveysriskin arvio kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa Ympäristön radiologinen perustilaselvitys Maa/kallioperän ja kaivosalueen ympäristön säteilyyn liittyvä riskinkuvaus Säteilyyn liittyvän terveysriskin arvio toimivan kaivoksen ympäristössä Taustatietoa Säteilytyypit Säteilyyn liittyviä määritelmiä Yleistä ionisoivan säteilyn terveysriskin arviosta Ionisoivan säteilyn terveyshaitat Säteilyn terveyshaitat Säteilyn vaikutus solutasolla Annosrajoista Säteilyn taustapitoisuuksia ympäristössä Yksittäisistä radioaktiivisista aineista Terveysriskin kuvaus Ei-karsinogeeniset terveysvaikutukset Tieto altistumistasosta Vertailu terveysperusteisiin raja/ohjearvoihin Vaaraosamäärä (Hazard quotient, HQ) Turvamarginaali (Margin of safety, MOS) Tautitapausten lukumäärät DALY (Disability-Adjusted Life Year) Karsinogeeniset vaikutukset Altisteen aiheuttama syöpäriski Syöpätapausten lukumäärä Margin Of Exposure (MOE) Margin of Safety (MOS) Yhteisvaikutukset terveysriskin arvioinnissa Epävarmuuksien arviointi ja esittäminen ALTISTUMISEN JA Vaikutusten arviointi ekologisessa riskinarvioinnissa PNEC-arvon johtaminen Arviointikerroin (AF) Lajiherkkyysjakauma (SSD) Maaperän ekologinen riskinarviointi Vaaran hahmottaminen ja arviointitarpeen tunnistaminen Perusarviointi Tarkennettu arviointi Maaperän PNEC-arvon johtaminen Vesistöjen ekologinen riskinarviointi Perusarviointi Tarkennettu arvio Yleisen PNEC aq -arvon johtaminen vesistölle (Bio)saatavuuden korjaus

14 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) 40 Sedimenttien ekologinen riskinarviointi Perusarviointi Vaaranarviointi ruoppaus- ja läjitysmassojen laatukriteereiden perusteella Vaaranarviointi maaperän PIMA-asetuksen kynnys- ja ohjearvojen perusteella Tarkennettu arviointi Metallien jakautumiskertoimen (Kd) määritys sedimentin ja huokosveden välillä Yleinen PNEC-arvo sedimenteille Integroitu riskinarvio LÄHDE- JA KIRJALLISUUSLUETTELO

15 Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti 13

16 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) LYHENTEET JA MÄÄRITELMÄT Termi/lyhenne "Englanninkielinen termi" Selite ADT Average Daily Traffic Keskimääräinen päivittäinen liikenne AMD Acid Mine Drainage Hapan kaivoksen valumavesi B[a]Peq Benzo[a]pyrene equivalent Benzo[a]pyreeni ekvivalentti-arvo CH4 Methane Metaani CO Carbon monoxide Hiilimonoksidi CO2 Carbon dioxide Hiilidioksidi CO2ekv. Carbon dioxidi equivalent Hiilidioksidiekvivalentti DBL DGT DOC Diffusive boundary layer Diffusive gradients in thin films Dissolved organic carbon diffuusiorajapinta; seisova vesikerros esim. huokosvesikeräimen pinnalla; lisää diffuusiomatkaa Diffuusiogradientit ohuissa kalvoissa -keräin (vesille) Liuennut orgaaninen hiili, määritetään suodatetusta vesinäytteestä ERA Ecological Risk Assessment Ekologinen riskinarviointi HI HQ LOAEC LOAEL MINERA Hazard Index Hazard Quotient Lowest Observed Adverse Effect Concentration Lowest Observed Adverse Effect Level Mine Environmental Risk Assessment Vaaraindeksi, useista haitta-aineista aiheutuvan riskin suuruutta kuvaava lukuarvo Vaarasuhde tai vaaraosamäärä, altistumisen suhde haitattomaksi katsottuun altistumiseen tai haitta-ainepitoisuuden suhde haitattomaksi katsottuun pitoisuuteen Toksisuustutkimuksessa pienin havaittavan haittavaikutuksen aiheuttava pitoisuus Toksisuustutkimuksessa pienin havaittavan haittavaikutuksen aiheuttava altistumistaso N2O Nitrous oxide Typpioksiduuli NMHC NOAEC NOAEL Hydrocarbon (excluding methane CH4) No Observed Adverse Effect Concentration No Observed Adverse Effect Level Hiilivedyt (poislukien metaani CH4) Pitoisuus, jolla ei havaita toksisuustutkimuksessa haitallisia vaikutuksia Altistuminen, jossa ei havaita toksisuustutkimuksessa haitallisia vaikutuksia NOx Nitrogen oxides Typen oksidit PAH PEC PM PNEC Polycyclic aromatic hydrocholorides Predicted Environmental Concentration The total number of particles of exhaust fumes Predicted No Effect Concentration Polysykliset aromaattiset hiilivedyt Mitattu tai arvioitu ympäristön pitoisuus Pakokaasujen kokonaishiukkasmäärä Arvioitu haitaton pitoisuus SO2 Sulphur dioxide Rikkidioksidi 14

17 Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti Termi/lyhenne TEC "Englanninkielinen termi" Threshold effects concentration Selite Ympäristön pitoisuus, jolle altistuminen voi aiheuttaa vasteen eliöissä. Pienemmissä pitoisuuksissa vastetta ei havaita. TEQ Toxic equivalent quantity Myrkyllisyys ekvivalentti määrä PAH-yhdisteille TSP Total Suspended Particles Kokonaisleijuma TVOC PM10 PM2.5 Esimurskaus Total Volatile Organic Compounds PM10 PM2.5 Primary crushing Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kokonaispitoisuus Aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 10 µm hiukkaset, myös PM10 Aerodynaamiselta halkaisijaltaan alle 2,5 µm hiukkaset, myös PM2.5 Karkeamurskaus, yleensä ensimmäinen murskausvaihe Välimurskaus Secondary crushing Karkeamurskauksen jälkeinen murskausvaihe Hienomurskaus Tertiary crushing Viimeinen murskausvaihe ORP Oxidation reduction potential Hapetus-pelkistyspotentiaali (mv) Päästöjen vähentämistoimet Pauna/US tonni muuntokerroin Control measures lb/tn to kg/t Tekniset toimet alkuperäisen päästön vähentämiseksi lb/tn = 454 g/ 907 kg = 0,5 (g/t) 15

18 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) 16

19 Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti 1 Johdanto Tommi Kauppila (GTK) 1.1 Metallimalmikaivokset ja ympäristöriskinarviointi Metallimalmikaivostoiminnan luonteeseen kuuluu ympäristöhaittojen mahdollisuus. Suomalainen kaivostoiminta on yleisesti ottaen laadukasta, päästöjä on vähennetty merkittävästi ja sivumateriaalien hyödyntämistä on lisätty, mutta vaatimukset kaivostoimintaa kuten muutakin teollista toimintaa kohtaan ovat kuitenkin kasvaneet. Ympäristösuorituskyky ja sen mittaaminen ovat tärkeässä asemassa toiminnan luvittamisessa, rahoituksen hankkimisessa, asiakkaiden vaatimusten täyttämisessä ja ns. sosiaalisen toimiluvan ansaitsemisessa. Ympäristöriskinarviointi, jossa tarkastellaan päästöjä, niiden leviämistä sekä ihmisten ja eliöiden altistumista syntyville ympäristön pitoisuuksille, on erityisen hyödyllinen lähestymistapa metallimalmikaivoksien tarkastelussa. Jokainen kaivoskohde on ympäristöriskeiltään omanlaatuisensa, kaivostoiminnan edellyttämät luvat voivat hyödyntää riskinarvioinnin tuloksia ja niitä voidaan käyttää myös riskinhallintatoimien, jälkihoidon ja tarkkailun suunnittelussa ja niihin liittyvien investointien kohdentamisessa. Metallikaivokset poikkeavat ympäristöriskinarvioinnin kannalta monelta osin muusta teollisesta toiminnasta. Ympäristöriskien luonne ja laajuus vaihtelevat kaivostoiminnan elinkaaren aikana, ja kaivostoiminnan sijoituspaikka määräytyy esiintymän sijainnin perusteella. Ilmaperäiset päästöt kaivosalueilta ovat yleensä suhteellisen vähäisiä ja paikallisia ja pienhiukkasten osuus päästöissä on vähäinen. Sen sijaan kaivostoiminnassa syntyy runsaasti mineraalipohjaisia jätemateriaaleja ja kaivannaisjätealueista voi aiheutua pitkäaikaisia päästöjä, erityisesti ns. hapanta kaivosvaluntaa. Metallimalmikaivosten ympäristöriskinarvioinnin kannalta merkityksellisiä ovat metallien ominaispiirteet vaaran aiheuttajina. Alkuaineina metalleilla on kaikkialla luontainen taustapitoisuus, joka voi kaivoskohteen ympäristössä olla korkeakin. Monet metallit ovat myös hivenaineita, ja eliöstö sopeutuu varsin nopeasti kohonneisiin metallipitoisuuksiin. Metallien geokemialliset ominaisuudet vaikuttavat niiden liikkuvuuteen, esiintymismuotoon ja biosaatavuuteen. Biosaatavuuteen vaikuttavat myös muut geokemialliset tekijät, kuten kationien välinen kilpailu kiinnittymisestä kudoksiin. Geokemiallisiin tekijöihin kuuluu vielä edellä mainittu happaman kaivosvaluman synty, johon vaikuttaa sulfidimineraalien erityisesti rautasulfidien hapettuminen kaivosalueen materiaaleissa, prosessissa syntyvä happamuus, mineraalien liukeneminen happamissa oloissa sekä metallien liikkuvuus ja toisaalta liikkuvuutta estävät tekijät. Ympäristöriskinarviointi on prosessi, joka käsittää ekologisen ja terveysriskin arvioinnin sekä niitä edeltävän vaaran ja pitoisuuksien muodostumisen selvittämisen. Metallimalmikaivoskohteiden kokonaisriskimalli on laaja ja monimutkainen, kun halutaan selvittää ja vertailla kaivoksen normaalitoiminnan aikaisten prosessien ja prosessivaihtoehtojen ekologisia ja terveysvaikutuksia. Tämän vuoksi kaivosalueiden laajamittainen ympäristöriskinarviointi vaatii monen alan erityisosaamista, eikä sitä yleensä löydy yhdestä paikasta. Työssä tarvitaan geologismineralogis-geokemiallista, toksikologista, ekotoksikologista, ekologista ja terveysriskiosaamista. Tämän kaltainen täydentävä osaamiskokonaisuus oli mahdollista koota Itä-Suomen alueelta. Geologian tutkimuskeskuksen (GTK) Itä-Suomen yksikkö toimii ns. Kuopion tiedelaaksossa, samoin kuin Terveyden- ja hyvinvoinnin laitos (THL) ja Itä-Suomen yliopisto (UEF). GTK:lla on sellaista osaamista, jota voidaan hyödyntää kaivoskohteiden vaaran ja ympäristöpitoisuuksien muodostumisen selvittämisessä, UEF:stä löytyy ekologisen riskinarvioinnin ja ekotoksikologian osaamista, kun taas THL:n osaamispofiiliin kuuluu terveysriskin arviointi ja riskinarvioinnin yleinen metodiikka. Samalla tutkimusorganisaatioiden kokoonpanolla on aiemmin tehty mm. metalliteollisuudelle kohdekohtaisen riskinarvioinnin tutkimusprojekti Finmerac (Nikkarinen et al. 2008). 17

20 Kauppila, T. (toim.), Komulainen, H. (toim.), Makkonen, S. (toim.) ja Tuomisto, J.(toim.) 1.2 MINERA-hanke Suomessa 2000-luvulla virinnyt metallikaivostoiminnan noususuhdanne ja alan tarve ympäristöriskinarvioinnin osaamisen lisäämiselle olivat perusteina, kun GTK, UEF ja THL hakivat rahoitusta metallikaivosalueiden ympäristöriskinarvioinnin kehittämiseen tähtäävälle projektille vuonna Tekes myönsi MINERA-hankkeelle rahoitusta vuonna 2010 Pohjois-Savon aluekehitysrahoitusohjelmasta. Hankkeen kestoaika oli 2,5 vuotta, ja yritysrahoituksen osuus hankkesta oli 11 %. Mukana oli seitsemän kaivosyritystä (Agnico-Eagle Oy, Kittilän kaivos; Kylylahti Copper Oy; Nordic Mines Oy; Northland Mining Oy; FQM Kevitsa Mining Oy; Talvivaaran Kaivososakeyhtiö Oyj ja Yara Suomi Oy) ja kaksi konsulttiyritystä (Ramboll Finland Oy ja Linnunmaa Oy). Erityisesti konsulttitoimistot osallistuivat aktiivisesti myös hankkeen tekemiseen, ja kohdekohteissa toimivat yritykset antoivat runsaasti käytännön tukea hankkeelle. MINERA-hankkeen tavoitteena oli kehittää ympäristöriskinarvioinnin menetelmiä kaivosympäristöjä varten, laatia kaivoskohteiden ympäristöriskinarviointiin käsitteellinen kokonaismalli, kehittää teknologiametallien riskinarviointia erityisesti terveysvaikutusten osalta, tuoda alan toimijoita yhteen arviointiprosessin äärelle, jakaa alan tutkimustietoa ja parantaa kaivosalan toimintaedellytyksiä ympäristöriskinarvioinnin kehittämisen kautta. Tavoitteena oli helpottaa myös perustamisvaiheessa olevan kaivoksen riskinarviointia, jolloin tuloksia voidaan käyttää eri toteuttamisvaihtoehtojen vertailussa. Hankkeen työskentelytapana oli ns. avoimen arvioinnin menetelmä, jossa riskinarvioinnissa käytettävät menetelmät, oletukset ja lähtötiedot dokumentoidaan wikiympäristössä, jotta ne voidaan jälkikäteen tarkistaa ja niitä voidaan työstämisvaiheessa kommentoida. Hanke jakaantui karkeasti kolmeen lohkoon: kokonaismallin ja sen yksittäisten osien kehittämiseen, tutkimus- ja kehittämistyöhön valituista aiheista ja mallin testaukseen tapaustutkimuksissa. Pääasiallinen testikohde hankkeessa oli Kylylahti Copper Oy:n Luikonlahden rikastamoalue Kaavilla, ja siellä myös tehtiin kehitystöiden vaatimat kenttätutkimukset. Toisena testikohteensa oli Yara Suomi Oy:n Siilinjärven kaivos; siellä selvitettiin rikastuskemikaalin käyttäytymistä ympäristössä. Koska kaivostoiminta ja sen mahdolliset vaikutukset ovat hyvin moninaiset, hankkeessa rajattiin käsiteltäviä asioita. Pääasiallinen tarkasteltava kohde ovat metallimalmikaivokset Suomessa, tarkemmin niiden lähiympäristö. Itse teollisuusalue ja työperäinen altistus rajattiin pois hankkeesta. Tärkeimpinä tarkasteltavina altistuksina pidettiin metalleja (Cu, Ni, Zn, Co, Cd, Al, Cr, Ag, Au + As ja U), rikastuskemikaaleja, pienhiukkasia, melua, säteilyä ja hajua. Mahdollisuuksien mukaan päätettiin tarkastella myös ravinteiden vaikutuksia, vaikutuksia biodiversiteettiin ja mahdollisia pohjaveden pinnan muutoksia, kun taas yhteiskunnalliset ja maisemalliset vaikutukset rajattiin heti alussa hankkeen ulkopuolelle. MINERA-hankkeen tuloksia hyödynnettäessä käytettävissä ovat tämä loppuraportti sekä internetresurssi. Loppuraportissa kootaan yhteen hankkeen tuloksia ja ohjeistusta riskinarvioinnin laatimisesta. Hankkeen tapaustutkimuksista ja joistakin erillisistä kehityskohteista on laadittu erilliset raportit GTK:n Arkistoraportti-sarjaan. Hankkeessa laadittuja riskinarviointityökaluja ja riskinarviointimallin moduuleita on koottu THL:n ylläpitämälle avoimeen riskinarviointiin keskittyvälle wiki-sivustolle osoitteessa fi.opasnet.org/fi/minera. Sivustolla on myös mahdollista tehdä laskentoja MINERA-hankkeessa laadittujen työkalujen avulla. Laskenta perustuu R- koodiin, ja käytetty lähdekoodi on näkyvissä sivustolla. Hankkeen tuloksia ja työkaluja on tarkoituksenmukaista hyödyntää ensi sijassa aihepiireittäin kulloisenkin tarpeen ja käyttötarkoituksen mukaan. Sen sijaan MINERA-hankkeessa käsiteltyjen teemojen ja ympäristöriskinarvioinnin lähestymistapojen valikoima ei ole ehdotus kaivoskohteiden ympäristöriskinarviointihankkeiden sisällöstä ja laajuudesta. Useimpiin tarkoituksiin MINERA-hankkeen mukainen tarkastelu on liian laaja, kun taas moniin yksittäisten kaivoskohteiden ympäristöriskien kannalta tärkeisiin kysymyksiin lähestymistapa voi olla liian yleispiirteinen. 18