YLIMÄÄRÄISTEN VESIEN JOHTAMINEN TALVELLA 2013 16X154037 7.2.2013 TALVIVAARA SOTKAMO OY Vesistömalliennuste ylimääräisten vesien juoksutuksen vaikutuksesta purkuvesistöjen sulfaattipitoisuuksiin
1 Sisältö 1 TAUSTATIEDOT JA TOIMEKSIANTO 3 2 ARVIOINNISSA KÄYTETTY VEDEN MÄÄRÄ JA SEN SULFAATTIPITOISUUS 3 3 ARVIO SULFAATTIKUORMITUKSEN VAIKUTUKSESTA VESISTÖN SULFAATTIPITOISUUKSIIN 5 3.1 Laskentojen toteutus 5 3.1.1 Käytetty malli 5 3.1.2 Laskenta Oulujoen suuntaan 5 3.2 Mallilaskelmien tulokset 11 3.2.1 Oulujoen suunta 11 3.2.2 Vuoksen suunta 16 3.2.3 Mallinnuksen epävarmuustekijät 22 4 ARVIO SULFAATTIPITOISUUKSISTA 23 4.1.1 Oulujoen suunta 23 4.1.2 Vuoksen suunta 25 5 TIIVISTELMÄ 28 Liite 1. Veden laadun havaintopaikat Vuoksen suunnalla Liite 2. Sulfaattipulssin leviäminen Oulujoen suunnalta Liite 3. Sulfaattipulssin leviäminen Vuoksen suunnalta Pöyry Finland Oy Kari Kainua, FM Heimo Vepsä, FM Yhteystiedot PL 20, Tutkijantie 2 A 90571 Oulu puh. 010 33280 sähköposti etunimi.sukunimi@poyry.com Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.
2 Vastuuvapauslauseke Pöyry Finland Oy ( Pöyry ) pidättää kaikki oikeudet tähän raporttiin. Raportti on luottamuksellinen ja laadittu yksinomaan Talvivaara Sotkamo Oy:n ( Asiakas ) käyttöön. Raportin käyttö muiden kuin Asiakaan toimesta ja muuhun kuin Asiakkaan ja Pöyryn välisessä sopimuksessa tarkoitettuun tarkoitukseen on sallittu ainoastaan Pöyryn etukäteen antaman kirjallisen suostumuksen perusteella. Raportti on laadittu noudattaen Pöyryn ja Asiakaan välisen sopimuksen ehtoja. Pöyryn tähän raporttiin liittyvä tai siihen perustuva vastuu määräytyy yksinomaan kyseisten sopimusehtojen mukaisesti. Laskelmat perustuvat olennaisilta osin Pöyryn Asiakkaalta, kolmansilta osapuolilta tai ulkopuolisista lähteistä saamiin tietoihin. Pöyry ei ole tarkistanut minkään Asiakkaalta, kolmansilta osapuolilta tai ulkopuolisista lähteistä saadun ja raportin laatimiseen käytetyn tiedon oikeellisuutta tai täydellisyyttä, koska se ei ole kuulunut Pöyryn toimeksiannon laajuuteen. Pöyry ei anna raportin perusteella tai siihen liittyen mitään vakuutusta (nimenomaista tai konkludenttista) eikä vastaa sen sisältämien tietojen ja arvioiden oikeellisuudesta. Raportti sisältää lisäksi tulevaisuutta koskevia lausuntoja, jotka perustuvat tämänhetkisten tietojen perusteella tehtyihin arvioihin tulevasta kehityksestä ja sisältävät oletuksia tulevasta kehityksestä. Pöyry ei vastaa miltään osin näiden tulevaisuutta koskevien lausuntojen sisällöstä, täsmällisyydestä tai toteutumisesta. Pöyry ei vastaa kolmannelle osapuolelle tämän raportin käyttämisen tai siihen luottamisen perusteella aiheutuneesta haitasta taikka mistään välittömästä tai välillisestä vahingosta.
3 1 TAUSTATIEDOT JA TOIMEKSIANTO Talvivaaran kaivosalueelle on kertynyt runsaasti ylimääräisiä vesiä, ja Talvivaara Oy on jättänyt Kainuun ELY-keskukselle suunnitelman kaivosalueen ylimääräisten vesien käsittelystä ja johtamisesta vesistöön. Suunnitelmaan liittyen kaivosyhtiö on pyytänyt Pöyry Finland Oy:tä suorittamaan vesistömallinnuksen, joka perustuu Talvivaara Oy:n antamiin ylimääräisen veden määrää ja laatua koskeviin lähtötietoihin. Mallin avulla arvioidaan vesien johtamisen vaikutusta alapuolisten vesistöjen sulfaattipitoisuuksiin sekä pohjoiseen päin Oulujoen vesistöön että etelään päin Vuoksen vesistöön. Suunnitelmaan liittyen järjestettiin viranomaisten kanssa palaveri 25.1.2013, jossa sovittiin yhdessä laskennassa käytettävistä lähtöarvoista ja mallinnuksen toteutuksen periaatteista. 2 ARVIOINNISSA KÄYTETTY VEDEN MÄÄRÄ JA SEN SULFAATTIPITOISUUS Suunnitelman mukaan eteläiseltä jälkikäsittelyalueelta juoksutetaan Vuoksen suuntaan vettä 1,8 milj. m 3. Pohjoisten jälkikäsittelyalueiden vettä johdetaan Oulujoen vesistöön Kärsälammen kautta 0,2 milj. m 3. Samaan pohjoisen suuntaan Kuusilammen ja Härkäpuron kautta johdetaan myös avolouhoksen käsitelty vesi. Avolouhoksesta juoksutettava vesimäärä on 1,8 milj. m 3. Yhteensä vesiä on suunniteltu johdettavaksi noin 3,8 milj. m 3 suunnilleen kolmen kuukauden aikana. Näiden ylimääräisten vesien johtamisen lisäksi loppuneutraloinnin (LONE) ylitettä eli puhdistettua prosessivettä johdetaan samaan aikaan, kuin edellä mainittuja ylimääräisiä vesiä. Ylimääräisten vesien johtamisen aikana puhdistettu prosessivesi johdetaan pohjoiselle purkureitille, jolla tasataan vesien aiheuttamaa kuormitusvaikutusta pohjoisen ja etelän välillä. Juoksutettavien vesien sulfaattipitoisuudeksi on suunnitelmassa arvioitu: Avolouhos Jälkikäsittely E Jälkikäsittely P LONE-ylite 3 000 mg/l 5 000 mg/l 2 000 mg/l 5 000 mg/l Vesistöihin juoksutettavat vedet käsitellään kalkilla raskasmetallien pitoisuuksien vähentämiseksi saostamalla, ja juoksutuksen määrä riippuu osittain käsittelyn tehokkuudesta. Toiminnanharjoittaja on hakemuksessaan arvioinut juoksutettavien vesien virtaamat tunnissa helmi- tai maaliskuun alusta alkaen keskimäärin seuraaviksi : Kortelammelta Vuoksen suuntaan: 750 m 3 /h 1.2. alkaen ja 1500 m 3 /h 1.3. alkaen. Louhokselta Kuusilammen kautta Oulujoen suuntaan: 800 m 3 /h 1.2.2013 alkaen. Haukilampi Oulujoen suuntaan: 300 m 3 /h 1.2.2013 alkaen. Kärsälammesta LONE-ylitettä Oulujoen suuntaan 300 m 3 /h 1.2.2013 alkaen kesäkuun 2013 loppuun, jonka jälkeen LONE-ylitettä juoksutetaan puolet Vuoksen suuntaan ja puolet Oulujoen suuntaan.
Ylimääräisten vesien juoksutusaika on laskettu jakamalla ko. vesimäärä keskimääräisellä tuntivirtaamalla. Juoksutusten mukana poistuu sulfaattia Vuoksen suuntaan yhteensä 9 000 tonnia ja Oulujoen suuntaan yhteensä 5 800 tonnia. Oulujoen suuntaan johdetaan lisäksi LONEylitettä, jonka sulfaattikuormitus on 36 t/d eli noin 100 vuorokautta kestävän ylimääräisten juoksutusten aikana luokkaa 3 600 t. Vertailun vuoksi mainittakoon, että tarkkailujen mukaan jätevesien jälkikäsittely-yksiköille aiheuttama kuormitus oli vuonna 2012 vuoden kokonaisvesimäärällä ja jäteveden tammi-lokakuun keskimääräisillä pitoisuuksilla laskettuna arviolta 5 584 t sulfaattia. Kalliojärven yläpuolelle kohdistuu Haukilampeen ja Kärsälampeen tuleva kuormitus. Louhosvedet johdetaan Kalliojärven ja Kolmisoppi-järven väliin. Juoksutusten aikana sulfaattikuormitus jakautuu kuvien 1 ja 2 mukaisesti. 4 Kuva 1. Sulfaattikuormitus Oulujoen suuntaan. Kalliojärven yläpuolelle kohdistuu Haukilampeen ja Kärsälampeen tuleva kuormitus. Louhosvedet kohdistuvat Kalliojärven ja Kolmisopen väliin.
5 Kuva 2. Sulfaattikuormitus Vuoksen suuntaan. 3 ARVIO SULFAATTIKUORMITUKSEN VAIKUTUKSESTA VESISTÖN SULFAATTIPITOISUUKSIIN 3.1 Laskentojen toteutus 3.1.1 Käytetty malli Virtauksia ja aineiden kulkeutumista alapuolisissa vesistöissä arvioitiin 3Dvesistömallin EFDC (Environmental Fluid Dynamincs Code) avulla. EFDC on yleiskäyttöinen kolmiulotteinen mallinnusjärjestelmä virtausten, kulkeutumisen ja biologisten prosessien kuvaamiseen pintavesissä (joet, järvet, kosteikot ja merialueet). Mallilla voidaan simuloida virtausten lisäksi lämpötilaa ja suolaisuutta (ja niiden kautta tiheysvaikutuksia) sekä merkkiaineena toimivaa ainetta, joka voi olla konservatiivinen tai omata ensimmäisen kertaluokan poistuman. Mallin kehitystyön aikana on lisätty tai paranneltu muun muassa kasvillisuuden aiheuttamaan kitkan kuvausta, alueiden vettymisen ja kuivumisen kuvausta, vesistörakenteiden kuvausta, sekä aallokon ja virtausten vuorovaikutusten ja aallokon aiheuttamien virtauksien mukaanotolla. Malli on nykyisin käytössä yliopistoissa, viranomaisilla ja konsulttialan yrityksissä. Malli on laajalti testattu ja sitä on sovellettu ja tulokset dokumentoitu yli 80 kohteessa. Käyttöliittymän (EFDC Explorer, EE) malliin on laatinut Dynamic Solutions Inc. konsulttiyhtiö, joka on lisäksi kehittänyt itse mallia mm. lämpötilamallinnuksen osalta ja lisännyt partikkelikuvauksen, jolla voidaan havainnollistaa kulkeutumista. 3.1.2 Laskenta Oulujoen suuntaan Lähtöarvot
Oulujoen suunnan purkuvesistöön rakennettiin mallinnusta varten muuttuvavälinen hilaverkosto, jossa hilakoko Salmisessa oli noin 25 m ja hilan koko kasvaa purkupaikalta etäännyttäessä. Kalliojärvessä hila oli 30 m, Kolmisopessa 80 100 m ja Jormasjärvessä 100 m (kuva 5). Pystysuunnassa käytettiin kahta vertikaalikerrosta. Syvyystietoina käytettiin tilaajalta saatuja Salmisen, Kalliojärven ja Kolmisopen erillisselvitysten luotaustietoja, Jormasjärven osalta peruskartan syvyystietoja. Reunaehtoina käytettiin merkittävimpien sivujokien vuorokausivirtaamia vuosilta 2010 ja 2011, jotka poimittiin vesistömallinnusjärjestelmästä (Vemala). Jormasjärvestä purkautuva vesimäärä arvioitiin Vemalan 2010 2011 tulosten perusteella laaditulla purkautumiskäyrällä (kuva 3). 6 Kuva 3. Laskennassa käytetty Jormasjärven purkautumiskäyrä. Käyrä on laadittu Vemalan 2010-2011 laskemista vedenkorkeuden (W) ja ulosvirtaaman (Qout) arvoista. Kuvassa 4 on esitetty arvioidut tulovirtaamat Kalliojärveen ja Kolmisoppeen ensimmäisen vuoden aikana.
7 Kuva 4. Kolmisoppeen ja Kalliojärveen tulevat virtaamat ensimmäisen laskentavuoden aikana. Lähtötasona ja tulovesien pitoisuuksina käytettiin arvoa 0 mg/l, jolloin laskenta tulokset kuvaavat ylimääräisten ja kaivosvesien aiheuttamaa muutosta sulfaattipitoisuuksissa. Näiden pitoisuuksien pohjalla on vesistössä oleva taso, johon on vaikuttanut aiempi sulfaattikuormitus ja muutamat aikaisempina vuosina tapahtuneet patomurtumat. Malliin sisällytettiin seuraavat sivujoet: 1. Korentojoki (Kalliojärven jälkeen) 2. Kuusijoki (Kalliojärven jälkeen) 3. Raatelampi (Kolmisopen jälkeen) 4. Talvijoki (Jormasjärveen) 5. Mustinjoki (Jormasjärveen)
8 DS-INTL 7113000 Talvivaara, Oulujoen suunta DS-INTL 7112000 7111000 7110000 7109000 Jormasjärvi 7108000 7107000 7106000 7105000 7104000 7103000 Kolmisoppi 7102000 7101000 7100000 Kalliojärvi Salminen Bottom Elev (m) -25.75 [Time 0.00] -1 3548000 DS-INTL 3549000 3550000 3551000 3552000 3553000 3554000 3555000 3556000 3557000 3558000 3559000 DS-INTL Kuva 5. Mallinnusalue. Syvyystiedot on kuvattu eri väreillä kuvasta ilmenevällä tavalla siten, että sinisenä näkyvä vyöhyke edustaa noin 15 25 m:n syvyyksiä, vihreä väri noin 4 15 m:n syvyyksiä ja punainen väri 1 4 m:n syvyyksiä. Tuulitiedoiksi valittiin Kajaanin lentoaseman havainnot vuosilta 2010 2011. Keskinopeus avovesikaudelle oli ko. jaksolla 2,8 m/s. Tuulen suuntien ja nopeuksien vaihtelua laskenta-aikana on esitetty kuvassa 6.
Kuva 6. Mallissa käytetyt Kajaanin mittausaseman tuulen suunnat ja nopeudet. 9 Sulfaatin poistumiskertoimena käytettiin arvoa 0,001155 eli puoliintumisaika on laskennassa 600 vrk. Puoliintumisaika perustuu aiempien laskelmien tuloksiin. Laskenta Vuoksen suuntaan Lähtöarvot Vuoksen purkusuunnalle rakennettiin mallinnusta varten muuttuvavälinen hilaverkosto, jossa laskentahilan tarkkuus Kivijärvessä on 50 60 m ja Laakajärvessä 60-250 m. Syvyyssuunnassa kerroksia on 2 (kuva 7). Syvyystietoina käytettiin peruskartan syvyystietoja, Ylä-Lumijärven osalta tarkat syvyystiedot puuttuivat, joten ne jouduttiin arvioimaan vesinäytepisteen syvyyden ja ranta-alueiden pinnanmuotojen avulla. Tulovirtaamina käytettiin vesistömallista saatuja vuosien 2010 2011 virtaamia (Vemala). Lisävesinä on huomioitu Sopenjoki (4.646) ja Suuri-Petäinen (4.647). Laakajärvestä lähtevän veden määrää kalibroitiin tulovirtaamien osalta siten, että vedenkorkeudet olivat lähellä mitattuja vedenkorkeuksia (Vemala).
10 DS-INTL 7095000 7094000 Ylä-Lumijärvi 7093000 7092000 7091000 Kivijärvi 7090000 7089000 7088000 7087000 7086000 7085000 Laakajärvi 7084000 7083000 7082000 7081000 7080000 7079000 7078000 7077000 Bottom Elev (m) -1 [Time 0.00] -24 7076000 3541000 DS-INTL 3542000 3543000 3544000 3545000 3546000 3547000 3548000 3549000 3550000 3551000 3552000 3553000 3554000 Kuva 7. Vuoksen suunnan mallinnusalue. Syvyystiedot on kuvattu eri väreillä kuvassa esitetyllä tavalla siten, että punaisena näkyvä vyöhyke edustaa noin 15 25 m:n syvyyksiä, vihreä väri noin 4 15 m:n syvyyksiä ja sininen väri 1 4 m:n syvyyksiä. Kuvassa 8 on esitetty arvioidut tulovirtaamat Kivijärveen ja Laakajärveen ensimmäisen vuoden aikana.
11 Kuva 8. Kivijärveen ja Laakajärveen tulevat virtaamat ilman LONE-vettä ensimmäisen laskentavuoden aikana. Muilta osin lähtöarvot ovat samat kuin Oulujoen suunnalla on esitetty. 3.2 Mallilaskelmien tulokset 3.2.1 Oulujoen suunta Salminen, Kalliojärvi, Kolmisoppi ja Tuhkajoki Kevättalven alivalumien aikana Salmisen ja Kalliojärven tulovedet koostuvat pääosin LONE-vesistä sekä Haukilampeen juoksutettavista ylimääräisistä vesistä, jolloin laimennusvaikutus on vähäistä ja pitoisuudet Salmisessa ja Kalliojärvessä nousevat korkeiksi. Ylimääräiset vedet nostavat Kalliojärven laskennallisen sulfaattipitoisuuden nousunhetkellisesti tasolle 800 900 mg/l. Salmisen veden laatu noudattelee hyvin pitkälle Kalliojärven veden laatua pitoisuuksien noustessa epäedullisemmasta laimennuksesta johtuen korkeimmiksi. Pääosa ylimääräisistä vesistä johdetaan Kolmisopen ja Kalliojärven väliin, jolloin Kolmisopen laskennalliset pitoisuuden nousut ovat vielä suurempia, ja suuruusluokkaa 1 200 1 400 mg/l. Pienten virtaamien aikana pitoisuuksien nousu alkaa Kalliojärvessä maalis-huhtikuun vaihteessa. Juoksutusten aloituksen viivästyminen luonnollisesti myöhentää ensimmäisen pulssin saapumista Kalliojärveen. Mallin tulostuspiste sijaitsee järven keskiosassa (kuva 9). Valumien kasvaessa ja sekoittumisen samalla tehostuessa ylimääräisten vesien pitoisuuden nousu laskee nopeasti toukokuuhun mennessä tasolle 300 400 mg/l. Kolmisopen sulfaattipulssi saavuttaa hieman myöhemmin ja maksimipitoisuus on vähän korkeampi, mutta pitoisuudet laskevat nopeasti alle Kalliojärven tason. Laskennallinen toukokuun pitoisuuden keskimääräinen nousu on suuruusluokkaa 150 300 mg/l (kuva 10). Laskennallisesti vuonna 2013 vesistöön johdetun sulfaattipulssin puhdistuminen kestää seuraavaan kevättulvaan 2014 asti. Kesällä ylimääräisten vesien aiheuttama pitoisuuslisä on koko vesimassan keskiarvona Kalliojärvessä noin 100 200 mg/l ja Kolmisopessa noin 50 100 mg/l (kuva 10)
12 Kuva 9. Mallin tulostuspisteet Oulujoen suunnalla
13 Kuva 10. Ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Kalliojärvessä ja Kolmisopessa. LONE-vesien kaksinkertaistuminen juoksutusten aikana nostaa pitoisuustasoa edelleen. Juoksutusten aikana molempien vesijakeiden yhteisvaikutus nostaa Kalliojärven pitoisuuden hetkellisesti tasolle noin 4 000 4 500 mg/l ja Kolmisopessa tasolle noin 1 000 1 300 mg/l. Pitoisuuden nousu kesällä on Kalliojärvessä tasoa 2 000 mg/l ja Kolmisopessa noin 200 300 mg/l (kuva 11). Ennen kaivostoiminnan alkua alueen vesien sulfaattipitoisuudet olivat luokkaa 2 5 mg/l. Kuva 11. LONE-ylitteen ja ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Kalliojärvessä ja Kolmisopessa.
Tuhkajoen pitoisuus noudattelee Kolmisopen pitoisuuksia, joskin maksimipitoisuus ei nouse aivan yhtä korkealle kuin Kolmisopessa Jormasjärvi Jormasjärven tulostuspisteet selviävät kuvan 9 kartasta. Jormasjärvessä Tuhkajoen suulla ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu toukokuussa on tasoa 200 mg/l. Pulssi vaimenee siten, että pitoisuusnousu Jormasjärven keskellä on tasoa 30 40 mg/l. Seuraavana talvena Jormasjärvestä purkautuvan veden ylimääräisten vesien sulfaattilisä on luokkaa 20 mg/l (kuva 12). 14 Kuva 12. Ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousujormasjärvessä. LONE-vesien kanssa pitoisuuden nousut ovat noin 50 mg/l suurempia eli juoksutettavien ylimäärävesien kanssa yhteisvaikutuksen aiheuttama pitoisuuden nousu on Jormasjärven lounaisosassa keväällä noin 250 mg/l. Kesällä nousu Jormasjärven keskiosalla on tasoa 30 60 mg/l (kuva 13).
15 Kuva 13. LONE-ylitteen ja ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Jormasjärvessä. Tulostuspisteet selviävät kuvasta 9. Ajallinen jakauma Oulujoen suunnlla Ylimääräisten vesien sulfaattipulssin leviäminen alavirtaan etenee vesien sekoittumisesta ja järvien viipymistä riippuen. Taulukossa 1 on esitetty pitoisuuksien kehittymistä kuukauden keskipitoisuuksina. Kuukausikeskiarvoina ylimääräisten vesien laskennallinen pitoisuuslisä on suurimmillaan Kolmisopessa huhtikuussa (394 mg/l), Jormasjärven lounaispäässä toukokuussa (90 mg/l) ja Jormasjärvestä lähtevässä syyskuussa (22 mg/l). Etäännyttäessä purkualueelta pulssi laimenee ja samalla pulssin kesto pitenee siten, että Jormasjärven lähtevän veden pitoisuuslisä pysyy samalla tasolle heinäkuusta 2013 huhtikuulle 2014. Sulfaattipulssin leviämistä on havainnollistettu karttakuvin liitteessä 2. Taulukko 1. Ylimääräisten vesien aiheuttaman laskennallisen sulfaattipitoisuuden nousu kuukausikeskiarvoina. 2013 2014 Kuukausi Kolmisoppi Jormasj. (Kerttusaari) Jormasjärvi lähtevä Kolmisoppi Jormasj. (Kerttusaari) Jormasjärvi lähtevä 1 42 24 20 2 0 0 0 39 24 19 3 0 0 0 37 23 18 4 394 0 0 23 26 17 5 206 90 1 8 18 16 6 122 77 8 7 12 15 7 92 52 17 6 10 13 8 84 35 21 5 8 12 9 76 27 22 4 7 10 10 56 30 21 3 6 9 11 47 27 21 2 6 8 12 44 26 20 2 5 7
Ilmiö tulee hyvin esille myös tarkasteltaessa maksimipitoisuuksia ja niiden esiintymisajankohtia. Korkeimmat maksimit ovat lähellä purkualueetta, kun taas maksimin esiintymisajankohta kasvaa purkualueelta pohjoiseen päin etäännyttäessä (kuva 14). 16 Kuva 14. Laskennallisen maksimipitoisuuden (mg/l) ja sen ajankohdan (vuorokautta johtamisen aloituksesta) esiintyminen. 3.2.2 Vuoksen suunta Ylä-Lumijärvi ja Laakajärvi Laskennan tulostuspisteet selviävät kuvasta 15.
17 Kuva 15. Mallin tulostuspisteet Vuoksen suunnalla Ylimääräisten vesien juoksutusten aikana Ylä-Lumijärven ja Kivijärven sulfaattipitoisuudet nousevat korkeiksi. Laskennallinen pitoisuuden nousu on suuruusluokkaa 4 000 mg/l (kuva 16) eli vesi Ylä-Lumijärvessä ja Kivijärven läpivirtauksessa on lähes puhdasta juoksutusvettä. Ylä-Lumijärvestä vedet solahtavat nopeasti läpi, joten kesällä ylimääräisillä vesillä ei ole enää vaikutusta Ylä-Lumijärven sulfaattipitoisuuksiin, vaan pitoisuus riippuu lähinnä LONE-kuormituksesta. Vedet virtaavat nopeasti Kivijärven poikki, joten sen tasaava vaikutus sulfaattipulssia vastaan on aika vähäinen. Kivijärven luoteisosaan (Kiv 2) pulssi ehtii hitaammin ja siellä myös pitoisuuksien laskennallinen nousu jää vähäisemmäksi. Aikasarjasta voidaan havaita, että jääpeiteaikana ylimääräisten vesien juoksutusten loputtua puhtaampia valumavesiä virtaa läpi Kivijärven ja tällä kohdalla pitoisuudet laskevat. Jääkannen sulettua Kivijärven koillisosaan jääneet sulfaatit sekoittuvat vesimassaan ja pitoisuudet nousevat hetkellisesti uudelleen (kuva 16). Kivijärvessä palautuminen kestää läpivirtausluonteesta johtuen seuraavan vuoden puolelle. Kesäiset pitoisuuden nousut ovat Kivijärvessä keskimäärin tasoa 20 mg/l.
18 Kuva 16. Ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Ylä-Lumijärvessä ja Kivijärvessä. Tulostuspisteet selviävät kuvasta 15. Huom. asteikko on logaritminen. LONE-vesien juoksutusten alettua heinäkuun alussa Ylä-Lumijärven keskipitoisuus nousee uudelleen tasolle 2000 2500 mg/l. Kivijärvessä keskimääräiset pitoisuuden nousut ovat luokkaa 50 500 mg/l (kuva 17). Kuva 17. LONE-ylitteen ja ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Ylä-Lumijärvessä ja Kivijärvessä. Tulostuspisteet selviävät kuvasta 15. Huom. asteikko on logaritminen, jotta vaihtelut sekä skaalan ylä- että alapäässä saadaan havainnoillisemmin kuvattua.
19 Laakajärvi Suoraan Kivijärven läpi purkautuvat sulfaattipitoiset vedet nostavat huomattavasti Laakajärven luoteisosan pitoisuuksia. Laskennallinen pitoisuuden nousu pulssin huipun aikana on hetkellisesti luokkaa 1 500 mg/l (kuva 18). Pulssin leviämistä on esitetty karttapohjalla kuvassa 19. Kesällä vesien sekoittuessa Laakajärven vesimassoihin pitoisuudet laskevat nopeasti. Kesällä 2013 vesien sekoittuessa pitoisuusnousut ovat luokkaa 40 50 mg/l. Pitkäviipymäisen Laakajärven puhdistuminen kokonaan pulssista kestää vuoden 2015 puolelle, joskin suolapulssin aiheuttamat pitoisuuden nousut ovat vuonna 2015 vain muutamia mg/l. Lisäksi on huomioitava, että syvänteisiin voi varastoitua sulfaatti, jonka poistuminen kestää laskettua kaemmin. Vuoden 2014 kesällä pulssin aiheuttama nousu on suuruusluokkaa 5 10 mg/l (kuva 18). Kuva 18. Ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Laakajärvessä. Huom. asteikko on logaritminen, jotta vaihtelut sekä skaalan ylä- että alapäässä saadaan havainnoillisemmin kuvattua.
20 Kuva 19. Sulfaattipulsin leviäminen. Tilanne 30.4., jolloin juoksutus on jo loppunut. Punainen väri vastaa pitoisuuden nousua noin 1400 1500 mg/l. LONE-vesien juoksutusten alettua keskimääräiset pitoisuuden nousut asettuvat Laakajärvessä tasolle 40 70 mg/l (kuva 20). Kuva 20. LONE-ylitteen ja ylimääräisten vesien aiheuttama sulfaattipitoisuuden nousu Ylä-Lumijärvessä ja Kivijärvessä. Tulostuspisteet selviävät kuvasta 15. Huom. asteikko logaritminen, jotta vaihtelut sekä skaalan ylä- että alapäässä saadaan havainnoillisemmin kuvattua.
21 Ajallinen jakauma Vuoksen suunnalla Vastaavasti kuin Oulujoen suunnalla taulukossa 1 edellä, on seuraavassa taulukossa 2 esitetty pitoisuuksien kuukausikesiarvot. Laakajärvestä lähtevän veden maksimipitoisuudet saavutetaan kesä-heinäkuussa pitoisuuden nousun säilyessä samalla tasolla keväälle 2014. Yli 100 mg/l laskennalliset maksimipitoisuuksien nousut ilmenevat vesistössä Laakajärven luoteisosassa ja sen yläpuolisella vesistön osalla. Laakajärvessä maksimin esiintymisajankohta on noin 100 200 vrk juoksutusten aloittamisesta. Aivan järven kaakkoisosassa maksimipitoisuudet esiintyvät vasta noin 300 vrk juoksutusten aloittamisesta (kuva 21). Sulfaattipulssin leviämistä on havainnollistettu karttakuvin liitteessä 3. Taulukko 2. Ylimääräisten vesien aiheuttaman laskennallinen sulfaattipitoisuuden nousu kuukausikesiarvoina. 2013 2014 Kuukausi Kivijärvi syvänne Laakajärvi Laa13 Laakajärvi lähtevä Kivijärvi syvänne Laakajärvi Laa13 Laakajärvi lähtevä 1 2 7 31 2 121 0 0 2 6 30 3 3609 0 0 2 4 29 4 1712 570 0 1 2 28 5 61 139 22 1 5 19 6 48 86 45 1 8 12 7 37 65 45 1 5 10 8 34 53 41 1 4 9 9 28 47 39 1 4 8 10 19 39 36 0 3 7 11 12 29 34 0 3 6 12 2 12 32 0 2 6 2015 2016 Kuukausi Kivijärvi syvänne Laakajärvi Laa13 Laakajärvi lähtevä Kivijärvi syvänne Laakajärvi Laa13 Laakajärvi lähtevä 1 0 0 6 0 0 1 2 0 0 6 0 0 1 3 0 0 5 0 0 1 4 0 0 5 0 0 1 5 0 0 4 0 0 1 6 0 1 2 0 0 0 7 0 1 2 0 0 0 8 0 1 2 0 0 0 9 0 1 2 0 0 0 10 0 1 1 0 0 0 11 0 1 1 0 0 0 12 0 0 1 0 0 0
22 Kuva 21. Laskennallisen maksimipitoisuuden (mg/l) ja sen ajankohdan (vuorokautta johtamisen aloituksesta) esiintyminen. 3.2.3 Mallinnuksen epävarmuustekijät Vesistömalli on pelkistetty matemaattinen kuvaus vesien liikkeistä ja aineiden kulkeutumisesta. Lähtökohtana on malliin syötetty vesistön morfometria (eli veden pinnan alaiset syvyyden vaihtelut), tunnetut luonnonvakiot ja yleiset virtausyhtälöt. Malli laskee annettujen lähtötietojen perusteella syntyvät virtauskentät ja suunnat, aineiden laimentumisen ja poistuman vedestä esimerkiksi sedimenttiin. Vesiluonnossa tapahtumat ovat paljon monimutkaisempia ja siellä tapahtuu prosesseja, joita mallissa ei ole huomioitu, kuten virtausten ja aallokon aiheuttama pohjaan jo kerran laskeutuneiden aineiden sekoittuminen takaisin järven veteen (ns, resuspendaatio), kemialliset muutokset johtuen ph:n ja happitilanteen vaihteluista jne. Kaivosalue sijaitsee vedenjakaja-alueella eli aivan molempien vesistöjen yläjuoksulla, missä virtaamat ovat verrattain pieniä, ja jolloin pienikin kuormituksen vaihtelu heijastuu nopeasti vesistön pitoisuuksissa. Kipsisakka-altaan vuodon seurauksena maaperään ja sen painanteisiin on joutunut sulfaattipitoisia vesiä, jotka mahdollisesti purkautuvat vesistöön kevään aikana nostaen jonkin verran alueen sulfaattikuormitusta laskennasta käytetyistä, joten todelliset pitoisuuden nousut tullevat olemaan hieman laskennallisia arvoja suurempia. Samoin vesistöjen alusvesiin (syvänteisiin) varastoituneet sulfaatit lisäävät omalta osaltaan pitoisuuksia ns kevättäyskierron aikaan, jolloin pääosa koko järven vesimassasta sekoittuu keskenään johtuen sekä lämpötiloista että tuulten aiheuttamista virtauksista. Tulovesien määrät ja vesistön virtaamat ovat sadannan avulla laskettuja estimaatteja tai likiarvoja, joissa on huomioitu vedenkorkeuden vaihtelut, mutta laskennalliset päivittäiset virtaamat eivät välttämättä kaikilta osin todennäköisesti täysin vastaa todellisia virtaamia. Tulosten tarkastelussa on huomioitava, että laskennassa on käytetty vuosien 2010-2011 hydrologisia oloja, joten hydrologisten olojen merkittävästi poiketessa ko. jakson oloista, myös pitoisuudet muuttuvat. Vaikka käytetty malli on ns. 3D-malli, jossa huomioidaan lämpötilasta johtuva kerrostuminen, on osavesistöstä niin
poikkeuksellisen vahvasti tiheyserojen vuoksi kerrostunut, että mallia ei kyetty käytettävissä olevan ajan puitteissa tältä osin riittävästi kalibroimaan. Epävarmuustekijöistä huolimatta laskenta kuvaa aineiden keskimääräistä kulkeutumista ja leviämistä vesistössä eri kuormitustilanteissa ja antaa hyvän pohjan tulosten perusteella arvioida muutoksia vesiluonnossa. 23 4 ARVIO SULFAATTIPITOISUUKSISTA 4.1.1 Oulujoen suunta Salminen, Kalliojärvi, Kolmisoppi ja Tuhkajoki Kaivosvesien vaikutuksesta Salminen ja Kalliojärvi ovat kerrostuneet pysyvästi eli järvissä ei ole tapahtunut normaalia kevät- ja syystäyskiertoja kaivostoiminnan aloittamisen jälkeen. Alusveden pitoisuudet Salmisessa ovat tasoa 11 000 mg/l ja Kalliojärvessä luokkaa 5 000 mg/l. Päällysveden pitoisuudet ovat selvästi alhaisempia, Salmisessa luokkaa 300 mg/l. Kalliojärvessä tiheysgradientti on vähäisempi päällysveden pitoisuuden ollessa tasoa 1 600 mg/l (kuva 22). Kolmisopessa kerrostuminen on selvästi vähäisempää sulfaattikuormituksen sekoittuessa paremmin koko vesimassaan. Kolmisopen sulfaattipitoisuudet vuoden 2012/2013 vaihteessa olivat tasoa 100 180 mg/l (kuva 22). Ylijäämävesien juoksutusten aikana Salmiseen tulevien vesien sulfaattipitoisuudet ovat suuruusluokkaa 3 000 4 000 mg/l. Vesien ollessa myös alusvettä kylmempiä on todennäköistä, että ne jääpeiteaikana, suurista pitoisuuksista huolimatta, kevyempinä edelleen virtaavat Salmisen pintakerroksissa eli alusveden päällä, jolloin juoksutusten aikana Salmisen päällysveden pitoisuudet nousevat arviolta tasolle 2 000 mg/l. Ilmiö kuitenkin heikentää keväistä kerrostuneisuutta, joten on mahdollista, että keväällä sulamisvesien aikaan jääkannen sulettua kerrostuneisuus purkautuu. Salmisen alusveden tilavuus on tason -2 m alapuolella noin 105 000 m 3. Jos tilavuudessa on sulfaattia 10 000 mg/l, tarkoittaa tämä noin 1 000 tonnin sulfaattimäärää. Koko järven vesitilavuus on noin 243 000 m 3. Jos alusveden sulfaattimäärä sekoittuisi koko vesimassaan, tarkoittaisi tämä noin 5 000 6 000 mg/l laskennallista pitoisuutta. Kalliojärvessä juoksutusten aikana ylijäämävesien ja LONE-ylitteen yhteisvaikutus nostaa Kalliojärven pitoisuutta hetkellisesti yli 4 000 mg/l. Kalliojärven tiheysgradientti ja sitä myötä vesikerrosten stabiilisuus on vähäisempi kuin Salmisessa, joten on mahdollista, että virtaamien kasvaessa ja sulfaattipitoisuuksien noustessa päällysvedessä järvi sekoittuu tasalaatuisemmaksi. Mikäli Salmisen kerrostuneisuus purkautuu, tulovedet voivat olla tasoa 5 000 6 000 mg/l, jollaisia pitoisuuksia myös Kalliojärvessä päällysvedessä voidaan mitata. On todennäköistä, että sekoittumisen jälkeen järvet kerrostuvat uudelleen sulfaattipitoisten vesien konsentroituessa pohjalle ja puhtaampien sivuvesien virratessa alusveden päällä. Kolmisoppijärvi ei ole kerrostunut vastaavalla tavalla kaivostoiminnan aikana, vaikka alkuvaiheessa sulfaattipitoisuudet poistovesissä olivat erittäin korkeita. On ilmeistä, että kerrostuminen ei muodostu järvessä kovin voimakkaaksi, vaan kesällä vesi sekoittunee kohtuullisen hyvin. Tämä tarkoittaisi sitä, että Kolmisopen laskennalliset pitoisuudet voivat nousta juoksutusten aikana hetkellisesti lähellä Kalliojärven purkautumiskohtaa yli 1000 mg/l:n, kesäisten pitoisuuksien asettuessa tasolle 300 500 mg/l eli selvästi
korkeammiksi kuin mitä järvessä on tähänastisen kuormitushistorian aikana mitattu. Pois ei kuitenkaan voida sulkea sitä mahdollisuutta, että sulfaattikuormituksen kasvaessa voimakkaasti Kolmisoppikin ainakin osittain suolakerrostuu. Tuhkajoen pitoisuudet noudattelevat Kolmisopen pitoisuutta ja sen vaihtelua, joskin maksimipitoisuus Tuhkajoessa jäisi selvästi pienemmäksi, arviolta suuruusluokkaa 500 600 mg/l. 24 Kuva 22. Salmisen, Kalliojärven ja Kolmisopen sulfaattipitoisuuden kehitys tarkkailutulosten mukaaan. Jormasjärvi Jormasjärven nykyiset sulfaattitasot ovat suuruusluokkaa 40 60 mg/l (kuva 23). Pitoisuuden laskennallinen nousu kesäaikana 20 50 mg/l tarkoittaa pitoisuus tasoa 60
100 mg/l, sillä ylimääräinen pulssi sekoittuu osittain vanhan kuormituksen päälle. Jormasjärven syvänteissä mitataan korkeampiakin pitoisuuksia. Keväällä Tuhkajoen suualueella pitoisuudet ovat selvästi suurempia ja yli 250 mg/l. Jormasjärvestä purkautuvan veden pitoisuus liikkunee laskelmien mukaan tasolla 50 70 mg/l. 25 Kuva 23. Jormasjärven sulfaattipitoisuuden kehitys tarkkailutulosten mukaaan. 4.1.2 Vuoksen suunta Ylä-Lumijärvi ja Kivijärvi Ylä-Lumijärven sulfaattipitoisuudet ovat vaihdelleet suuresti kuormitustilanteesta riippuen. Viimeisten mittausten mukaan pitoisuus oli suuruusluokkaa 4 000 mg/l. Patomurtuman aikana alusvedessä mitattiin pitoisuuskisa 10 000 18 000 mg/l, mutta pitoisuudet ovat jo tästä laskeneet (kuva 24). Nopeasta vesien vaihtuvuudesta johtuen pitoisuudet noudattelevat laskennallisia pitoisuuksia eli pysynevät juoksutusten aikana noin 4 000 mg/l:n tasolla. Kivijärvessä tilanne on mutkikkaampi. Havaintopaikalla Kivijärvi 7 syvänteen kohdalla päällysveden pitoisuudet ovat olleet suhteellisen pieniä ja alusvedessä erittäin korkeita. Tämä johtunee sulfaattipitoisten vesien virtaamisesta pohjanläheisesti ja sivuvesien virratessa tämän kerroksen ylitse. Havaintopaikkojen sijainti selviää liitekartasta 1. Tulovesien pitoisuudet eivät merkittävästi muutu, joskin niiden määrä kasvaa, mikä voi murtaa osaltaan kerrostuneisuutta päällys- ja alusvesien välillä. Osa vesistä kiertää Kivijärven pohjukkaan, missä kerrostuneisuus jatkunee ja
päällysveden pitoisuudet kasvanevat selvästi, arviolta tasolle 2 000 3 000 mg/l. Myös syvänteen kohdalla päällysveden pitoisuudet voivat nousta tasolle 3 000 4 000 mg/l; alusvedessä mitataan todennäköisesti suurempia pitoisuuksia. Joka tapauksessa Kivijärvestä purkautunee Laakajärveen juoksutusten aikana vesiä, joiden sulfaattipitoisuus voi olla useita tuhansia mg/l. 26 Kuva 24. Ylä-Lumijärven ja Kivijärven sulfaattipitoisuuden kehitys tarkkailutulosten mukaaan. Laakajärvi Laakajärven nykyinen sulfaattitaso päällysvedessä on ollut mittausten mukaan suuruusluokkaa 50 80 mg/l (kuva 24). Kevättalven juoksutusten aikana pitoisuudet
voivat hetkellisesti nousta järven pohjoisosassa jääpeiteaikana tasolle 1 000 1 500 mg/l. Näin suuret pitoisuudet kasvattavat veden tiheyttä, joten ainakin jääpeiteaikana vedet hakeutuvat suuremman tiheytensä vuoksi Laakajärven alusveteen. Päällysvedessä mitattaneen selvästi pienempiä pitoisuuksia. Vesien sekoittuessa jääkannen hävittyä pitoisuudet noudattelevat mallin laskemia pitoisuustasoja eli kesällä pitoisuudet liikkunevat tasolla 50 80 mg/l. Osittain sulfaattia varastoituu alusveteen, joten puhdistuminen on alusveden osalta voi olla hitaampaa kuin mitä mallilaskelmissa on arvioitu. Suolaisten vesien määrän lisääntyminen jatkaa ja voi osittain voimistaa kerrostumisilmiöitä. 27 Kuva 24. Laakajärven sulfaattipitoisuuden kehitys tarkkailutulosten mukaaan.
28 5 TIIVISTELMÄ Talvivaara Oy on jättänyt Kainuun ELY-keskukselle suunnitelman kaivosalueen ylimääräisten vesien käsittelystä ja johtamisesta vesistöön. Suunnitelman mukaan jälkikäsittelyalueiden vesiä juoksutetaan Vuoksen suuntaan 1,8 milj. m 3 ja Oulujoen suuntaan 0,2 milj. m 3. Pohjoisen suuntaan johdetaan myös avolouhoksen käsitelty vesi, 1,8 milj. m 3. Yhteensä vesiä on suunniteltu johdettavaksi noin 3,8 milj. m 3 suunnilleen kolmen kuukauden aikana. Näiden ylimääräisten vesien johtamisen lisäksi loppuneutraloinnin (LONE) ylite johdetaan kokonaisuudessaan pohjoiselle purkureitille. Juoksutusten mukana poistuu sulfaattia Vuoksen suuntaan yhteensä 9 000 tonnia ja Oulujoen suuntaan yhteensä 5 800 tonnia. LONE-ylitteen sulfaattikuormitus on 36 t/d eli noin 100 vuorokautta kestävän ylimääräisten juoksutusten aikana luokkaa 3 600 t. Virtauksia sekä ylimäärävesien ja LONE-yliteen sisältämän sulfaatin kulkeutumista alapuolisissa vesistöissä arvioitiin 3D-vesistömallin EFDC (Environmental Fluid Dynamincs Code) avulla. Reunaehtoina käytettiin merkittävimpien sivujokien vuorokausivirtaamia vuosilta 2010 ja 2011, jotka poimittiin vesistömallinnusjärjestelmästä (Vemala). Tuulitiedoiksi valittiin Kajaanin lentoaseman havainnot vuosilta 2010 2011. Vesistömalli on pelkistetty matemaattinen kuvaus vesien liikkeistä ja aineiden kulkeutumisesta ja se antaa hyvän pohjan arvioida sulfaattipitoisuuksien muutoksia. On kuitenkin muistettava, että vesiluonnossa tapahtumat ovat paljon monimutkaisempia, ilmiöt ovat kiinni tulevista hydrologisista ja meteorologisista oloista, joten mallinnukseen sisältyy useita epävarmuustekijöitä. Vaikka käytetty malli on ns. 3D-malli, jossa huomioidaan lämpötilasta johtuva kerrostuminen, on osavesistöstä niin poikkeuksellisen vahvasti tiheyserojen vuoksi kerrostunut, että mallia ei kyetty käytettävissä olevan ajan puitteissa tältä osin riittävästi kalibroimaan. Mallinnustulokset on esitetty vesipatsaan syvyysintegroituina keskiarvoina. Ylijäämävesien juoksutusten aikana Salmiseen tulevien vesien sulfaattipitoisuudet ovat suuruusluokkaa 3 000 4 000 mg/l. Vesien ollessa myös alusvettä kylmempiä on todennäköistä, että ne jääpeiteaikana, suurista pitoisuuksista huolimatta, kevyempinä edelleen virtaavat Salmisen pintakerroksissa eli alusveden päällä, jolloin juoksutusten aikana Salmisen päällysveden pitoisuudet nousevat arviolta tasolle 2 000 mg/l. Ilmiö kuitenkin heikentää keväistä kerrostuneisuutta, joten on mahdollista, että keväällä sulamisvesien aikaan jääkannen sulettua kerrostuneisuus purkautuu, jolloin pitoisuudet voivat nousta tasolle 5 000 6 000 mg/l. Kalliojärvessä juoksutusten aikana ylijäämävesien ja LONE-ylitteen yhteisvaikutus nostaa Kalliojärven pitoisuutta hetkellisesti yli 4 000 mg/l. Kalliojärven tiheysgradientti ja sitä myötä vesikerrosten stabiilisuus on vähäisempi kuin Salmisessa, joten on mahdollista, että virtaamien kasvaessa ja sulfaattipitoisuuksien noustessa päällysvedessä järvi sekoittuu tasalaatuisemmaksi. Mikäli Salmisen kerrostuneisuus purkautuu, tulovedet voivat olla tasoa 5 000 6 000 mg/l, jollaisia pitoisuuksia myös Kalliojärvessä päällysvedessä voidaan tällöin mitata. On todennäköistä, että sekoittumisen jälkeen järvet kerrostuvat uudelleen sulfaattipitoisten vesien konsentroituessa pohjalle ja puhtaampien sivuvesien virratessa alusveden päällä. Kolmisoppijärvi ei ole kerrostunut vastaavalla
tavalla kaivostoiminnan aikana, vaikka alkuvaiheessa sulfaattipitoisuudet poistovesissä olivat erittäin korkeita. On ilmeistä, että kerrostuminen ei muodostu järvessä kovin voimakkaaksi, vaan kesällä vesi sekoittunee kohtuullisen hyvin. Kolmisopen laskennalliset pitoisuudet voivat nousta juoksutusten aikana hetkellisesti lähellä Kalliojärven purkautumiskohtaa yli 1 000 mg/l:n, kesäisten pitoisuuksien asettuessa tasolle 300 500 mg/l eli selvästi korkeammiksi kuin mitä järvessä on tähänastisen kuormitushistorian aikana mitattu. Pois ei kuitenkaan voida sulkea sitä mahdollisuutta, että sulfaattikuormituksen kasvaessa voimakkaasti Kolmisoppikin ainakin osittain suolakerrostuu, jolloin alusvedessä mitataan selvästi nykyisiä korkeampia pitoisuuksia. Jormasjärven nykyiset sulfaattitasot ovat suuruusluokkaa 40 60 mg/l. Pitoisuuden laskennallinen nousu kesäaikana 20 50 mg/l tarkoittaa pitoisuus tasoa 60 100 mg/l, sillä ylimääräinen pulssi sekoittuu osittain vanhan kuormituksen päälle. Jormasjärven syvänteissä mitataan korkeampiakin pitoisuuksia. Keväällä Tuhkajoen suualueella pitoisuudet ovat selvästi suurempia,yli 250 mg/l. Jormasjärvestä purkautuvan veden pitoisuus liikkunee laskelmien mukaan tasolla 50 70 mg/l. Tuhkajoen pitoisuudet noudattelevat Kolmisopen pitoisuutta ja sen vaihtelua, joskin maksimipitoisuus Tuhkajoessa jäisi selvästi pienemmäksi, arviolta suuruusluokkaa 500 600 mg/l. Ylä-Lumijärven sulfaattipitoisuudet ovat vaihdelleet suuresti kuormitustilanteesta riippuen. Viimeisten mittausten mukaan pitoisuus oli suuruusluokkaa 4 000 mg/l. Patomurtuman aikana alusvedessä mitattiin pitoisuuskisa 10 000 18 000 mg/l, mutta pitoisuudet ovat jo tästä laskeneet. Nopeasta vesien vaihtuvuudesta johtuen pitoisuudet noudattelevat laskennallisia pitoisuuksia eli pysynevät juoksutusten aikana noin 4 000 mg/l:n tasolla. Kivijärvessä tilanne on mutkikkaampi. Havaintopaikalla Kivijärvi 7 syvänteen kohdalla päällysveden pitoisuudet ovat olleet suhteellisen pieniä ja alusvedessä erittäin korkeita. Tämä johtunee sulfaattipitoisten vesien virtaamisesta pohjanläheisesti ja sivuvesien virratessa tämän kerroksen ylitse. Tulovesien pitoisuudet eivät merkittävästi muutu, joskin niiden määrä kasvaa, mikä voi murtaa osaltaan kerrostuneisuutta päällys- ja alusvesien välillä. Osa vesistä kiertää Kivijärven pohjukkaan, missä kerrostuneisuus jatkunee ja päällysveden pitoisuudet kasvanevat selvästi, arviolta tasolle 2 000 3 000 mg/l. Myös syvänteen kohdalla päällysveden pitoisuudet voivat nousta tasolle 3 000 4 000 mg/l; alusvedessä mitataan todennäköisesti suurempia pitoisuuksia. Kivijärvestä purkautunee Laakajärveen juoksutusten aikana vesiä, joiden sulfaattipitoisuus voi olla useita tuhansia mg/l. Laakajärven nykyinen sulfaattitaso päällysvedessä on ollut mittausten mukaan suuruusluokkaa 50 80 mg/l. Kevättalven juoksutusten aikana pitoisuudet voivat hetkellisesti nousta järven pohjoisosassa jääpeiteaikana tasolle 1 000 1 500 mg/l. Näin suuret pitoisuudet kasvattavat veden tiheyttä, joten ainakin jääpeiteaikana vedet hakeutuvat suuremman tiheytensä vuoksi Laakajärven alusveteen. Päällysvedessä mitattaneen selvästi pienempiä pitoisuuksia. Vesien sekoittuessa jääkannen hävittyä pitoisuudet noudattelevat mallin laskemia pitoisuustasoja eli kesällä pitoisuudet liikkunevat tasolla 50 80 mg/l. Osittain sulfaattia varastoituu alusveteen, joten puhdistuminen on alusveden osalta voi olla hitaampaa kuin mitä mallilaskelmissa on arvioitu. Suolaisten vesien määrän lisääntyminen jatkaa ja voi osittain voimistaa kerrostumisilmiöitä. 29
Sakka-allas 1 Sakka-allas 2 Ylu p vos i a K iiri Lum Kiv2 Kiv10 Kivj4 Kiv7 Laa13 0 450 900 m Tilaaja Talvivaara Sotkamo Oy Laa081 PL 20, Tutkijantie 2 A, 90571 OULU Pvm. 6.2.2013 Mittakaava 1:45 000 N:o Liite 1 Pohjakartta: Maanmittauslaitoksen avoimen tietoaineiston lisenssi, versio 1.0, 1.5.2012
LIITE 2. Suolapulssin laskennallinen leviäminen Oulujoen suunnalla kuukauden välein juoksutusten alusta. Huom. väriskalaa vaihtuu kuukausittain. 30
31 LIITE 3. Suolapulssin laskennallinen leviäminen Vuoksensuunnalla kuukauden välein juoksutusten alusta. Huom. väriskalaa vaihtuu kuukausittain.
32 Liite 3. jatkuu