Talvivaaran kipsisakka-altaan vuodon pohjavesivaikutusten selvitys

Transkriptio

1 Talvivaaran kipsisakka-altaan vuodon pohjavesivaikutusten selvitys Anu Eskelinen, Anniina Kittilä, Jouni Lerssi, Heikki Forss, Taija Huotari-Halkosaari, Pekka Forsman, Marja Liisa Räisänen & Nina Hendriksson

2 Tausta Kainuun ELY velvoitti Talvivaaran selvittämään vuosina 2012 ja 2013 tapahtuneiden kipsisakka-allasvuotojen pohjavesivaikutuksia Talvivaara tilasi tutkimuksen GTK:lta Suurin osa päästöstä kulkeutunut pintavaluntana etelään Vuoksen vesistöön ja pohjoiseen Oulujoen vesistöön

3 Tutkimuksen tavoitteet Selvittää kipsisakka-altaan vuodon pohjavesivaikutuksia maaperän ja kallioperän pohjavesissä Selvittää mahdollista pohjaveden pilaantumista Selvittää mahdollisesti haitallisten aineiden pitoisuuksia luonnossa ja verrata niitä tausta-arvoihin Selvittää pohjaveden leviämisen suuntia, virtausnopeuksia, todennäköisyyttä ja luonnolle ja ihmisille mahdollisesta aiheutuvaa haittaa

4 Työn toteutus Aikaisempien tutkimusten ja alustavien selvitysten perusteella tutkimus suunnattiin Kallioperän pohjaveden virtausreittien tutkimiseen ja virtauskuvion tulkintaan Sopivien havaintopisteiden etsimiseen Hydraulisten johtavuuksien ja pohjaveden pinnankorkeuksien mittaamiseen Pohjaveden ja valittujen pinta- ja prosessivesien geokemian selvittämiseen Näiden lisäksi GTK kehittää isotooppitracermenetelmää kalliopohjaveden liikkeen ja haitallisten aineiden kulkeutumisen selvittämiseksi

5 Tutkimusalue

6 Työn toteutus ja menetelmät Alustavat tutkimukset Olemassa olevat aineistot ja niiden soveltuvuus Ruhjevyöhykkeiden alustava paikantaminen lentogeofysiikan perusteella Maapeitteen paksuus lentogeofysiikan perusteella Tarkentavat tutkimukset Ruhjevyöhykkeiden sijainti ja kulku sekä maapeitteen paksuus Geofysikaaliset tutkimukset Painovoimamittaus, 5 linjaa, yhteensä 10,5 km Magneettinen mittaus, 5 linjaa, yhteensä 10,5 km Seisminen taittumisluotaus, 4 linjaa, yhteensä 2.1 km Monielektrodiluotaus / Sähköinen tomografia, 5 linjaa, yhteensä 3,4 km Maatutkaluotaus, 9 linjaa, yhteensä 18,6 km

7 Työn toteutus ja menetelmät Tarkentavat tutkimukset Ruhjevyöhykkeiden varmistaminen ja kallioperän vedenkuljetusominaisuudet, kalliopohjavesiputket Timanttikairaus ja kairasydänloggaus (8 reikää yhteensä, n. 780 m) Maaperän pohjavesiputkien asentaminen (5 reikää, 49,5 m) Vesinäytteenotto ja geokemian näytteenotto Kallioperän, maaperän pohjavesien sekä pintavesien geokemia ja isotoopit (42 vesinäytettä, + n. 25 isotooppinäytettä)

8 Sähköinen tomografia

9 Timanttikairaus

10 Kartta Esityksen nimi / Tekijä

11 Tutkimuksen tulokset ja johtopäätökset Vaikutusta pohjaveteen on tunnistettu suolaionien pitoisuuksien ja suhteiden perusteella (S, Na, Ca) sekä hivenmetallien pitoisuuksien perusteella (Mn, Ni, Zn) Vertailu taustapitoisuuksiin ja valtakunnallisiin arvoihin Liukoisten pitoisuuksien ja kiintoainekseen sitoutuneiden pitoisuuksien vertailu Taustakohteissa hivenmetalleista osa esiintyi sitoutuneena kiintoainekseen kun taas kohteissa, joissa havaittiin kohonneita pitoisuuksia metallit esiintyvät suurimmaksi osaksi liukoisessa muodossa Tulkintaa vaikeuttaa kalliopohjaveden havaintopisteiden suuri kiintoainespitoisuus

12 Tutkimuksen tulokset ja johtopäätökset Kalliopohjavedessä ei havaittu kipsisakka-altaan vuodon vaikutusta Kohonneita suola-ionien (S, Na, Ca) pitoisuuksia ja niiden suhteita havaittiin havaintopisteissä P1, P7 ja FID 28 Heikommin havaittavissa havaintopisteissä FID 5 (Majavapato), Korte3KA (Kortelampi), FID 0 (Kipsisakka-allas) Havaintopisteellä FID 0 myös Ni ja Mn-pitoisuus hieman kohonnut, mutta S ja Ca-pitoisuus taustan luokkaa

13 Tulokset ja johtopäätökset Suolaionien pitoisuuksien kasvu ilmeni maaperän pohjavesissä voimakkaampana kuin kallioperän pohjavesissä Selkeimmin erotettavissa Majavapadon ja Kortelammen ympäristössä (havaintopisteet R5, Korte3MAA, Korte2Maa) Heikommin havaittavissa havaintopisteessä R2 (Kipsisakka-allas) Huom! Pitoisuuksien kasvua ei havaittu kipsisakka-altaan läheisyydessä havaintopisteissä R0 ja R3 ja Kortelammen havaintopisteessä Korte1MAA Ei havaittu kipsisakka-altaan vuodon vaikutusta

14 Kartta Esityksen nimi / Tekijä

15 Tutkimuksen tulokset ja johtopäätökset Maaperän pohjaveden virtausnopeudet ovat huomattavasti pienemmät kuin kallioperän ruhjevyöhykkeissä Virtausnopeus 2-50 cm/vuosi (vedenjohtavuus 3,8x ,3x10-7 m/s) Mahdollisten haitta-aineiden kulkeutuminen kipsisakka-altaalta havaintoputkelle R5 kestää vuotta Moreenin yläosissa esiintyy myös juurista ja kivistä johtuvia oikovirtausreittejä Sotkamon alueella oikovirtausreittien vedenjohtavuudet ovat 1x x10-5 m/s Virtausnopeudet 1-15 m/vuosi Oikovirtausreittien kautta kulkeutumisajat kipsisakka-altaalta havaintoputkelle R5 kestää vuotta

16 Tutkimuksen tulokset ja johtopäätökset Kalliopohjaveden yleinen virtaussuunta on kipsisakka-altaalta kohti etelää Mahdollisesti virtausta myös pohjoiseen Lasketut virtausnopeudet ruhjevyöhykkeissä ovat välillä 2-30 m/vuosi (vedenjohtavuus 1,24x10-4 2,47x10-5 m/s) Mahdollisten haitta-aineiden kulkeutuminen kipsisakka-altaalta reiälle FID 28 kestää vuotta Teoreettisilla oikovirtausreiteillä virtausnopeus on laskettu vedenjohtavuuden arvolla 1x10-2, jolloin virtausnopeudeksi saadaan n. 1-2 km/vuosi Mahdollisten haitta-aineiden kulkeutuminen kipsisakka-altaalta reiälle FID 28 kestää puolesta vuodesta puoleentoista vuotta

17 Tutkimustulokset ja johtopäätökset Samankaltainen suolaionien pitoisuusvaihtelu havaintopisteiden P7 ja FID 28 välillä (S/Na- ja S/Ca-suhteet) Viittaa siihen, että havaintopisteiden P7 ja FID 28 välillä kallioperän ruhjevyöhykkeessä on hydraulinen johtavuus Havaintopisteissä on myös samankaltainen happi-vetyisotooppikoostumus FID 28 Ni ja Mn pitoisuudet taustapitoisuuden tasoa Havainnon varmistaminen vaatii lisätutkimuksia

18 Tutkimustulokset ja johtopäätökset Arvioitiin ruhjevyöhykkeiden virtausnopeuksien laskennan luotettavuutta Laskettiin virtausnopeus havaintopisteeltä P7 havaintopisteelle FID vaiheen liuotuskentän täyttymisestä (marraskuu 2010) näytteenottoon (syyskuu 2013, 1035 d) Ympäristöluvan saamisesta ( ) näytteenottoon (syyskuu 2013, 2362 d) Virtausnopeudet vaihtelevat välillä m/vuosi

19 Tulokset ja johtopäätökset Pohjavesissä havaittu vähäinen pitoisuuksien kasvu ei ole syntynyt kipsisakka-altaan vuodon seurauksena Pitoisuuksien kasvu on syntynyt pidemmän ajan kuluessa Mahdollisten haitta-aineiden kulkeutuminen on todennäköisempää kallioperän ruhjevyöhykkeiden kautta kuin maaperän pohjaveden mukana Kulkeutumisnopeudet ovat korkeampia kuin Slug-testeillä mitatut nopeudet mutta matalampia kuin teoreettisilla oikovirtausreittien nopeuksilla

20 Tulokset ja johtopäätökset Pitoisuudet ovat pieniä, paitsi havaintopisteissä P1 ja P7 Pohjaveden pitoisuuksien kasvusta aiheutuvaa riskiä tai haittaa pidetään pienenä Matalat pitoisuudet Todennäköisesti rajattu leviäminen Pohjavettä ei käytetä Suositellaan seurantaa ja sen perusteella toimenpiteitä

21 Kiitos! p Herman Stigzelius, Geologian tutkimuskeskus