Ydinvoimalaitosten jäähdytysvesien vaikutukset meriympäristössä

Ydinvoimalaitosten jäähdytysvesien vaikutukset meriympäristössä Erkki Ilus RADIATION AND NUCLEAR SAFETY AUTHORITY

2

Ydinvoimalaitosten vaikutukset meriympäristössä Lämpimän jäähdytysveden vaikutukset Radioaktiivisten aineiden nestemäisten päästöjen aiheuttamat ( Maaympäristössä ilmaan tapahtuvien päästöjen merkitys on vähäinen ) 3

Itämeren erityispiirteet maapallon suurin murtovesialue (veden suolapitoisuus 0 5 ) lauhkea pohjoinen ilmasto, jossa selvä vuodenaikaisvaihtelu (jäätalvi ja viileä kesä) suuri vuotuinen sademäärä suuri jokivesien määrä pieni vesitilavuus ja hidas vedenvaihto ( = pitkä viipymä) korkea rehevöitymisaste (korkeat veden ravinnepitoisuudet) alhaisesta suolapitoisuudesta johtuen niukka ja haavoittuvainen eliöstö; monet lajit elävät fysiologisen toimeentulonsa rajoilla eliöstö hyvin herkkä ympäristömuutoksille 4

Veden suolapitoisuuden merkitys Vain suhteellisen harvat eläin- ja kasvilajit elävät Itämeren murtovesiolosuhteissa verrattuna muihin vesiekosysteemeihin. Tämä biologisen monimuotoisuuden vähyys pitää kuitenkin sisällään ainutlaatuisen sekoituksen mereisiä ja makean veden lajeja, jotka ovat sopeutuneet murtovesiolosuhteisiin, sekä pienen joukon todellisia murtovesilajeja. Monet lajit elävät pohjoisen Itämeren murtovesiolosuhteissa fysiologisen sietokykynsä rajoilla, mikä lisää niiden herkkyyttä ympäristömuutoksille, kuten lämpötilan nousulle. Erityisesti Loviisan alueella eliöstö on sekä laji- että yksilömääriltään hyvin niukkaa alhaisen suolapitoisuuden vuoksi: monet mereisemmät lajit elävät siellä aivan levinneisyysalueensa äärirajoilla. Toisaalta, alhainen suolapitoisuus lisää eräiden radioaktiivisten aineiden siirtymistä eliöstöön valtameriolosuhteisiin verrattuna kuitenkin niin, että siirtyminen on vielä voimakkaampaa puhtaasti makean veden ympäristöissä. 5

Suomen ydinvoimalaitosten sijainti Loviisa Suomenlahden pohjoisrannalla kaksi 488 MW painevesireaktoria yksiköt otettu käyttöön 977 ja 980 Olkiluoto Selkämeren itärannalla kaksi 840 MW kiehutusvesireaktoria yksiköt otettu käyttöön 978 ja 980 kolmas 600 MW yksikkö rakenteilla Täydellä teholla toimiessaan voimalaitokset purkavat mereen 50 60 m 3 s - jäähdytysvettä, jonka lämpötila on 0 3ºC korkeampi kuin ottoveden lämpötila. 6

Loviisan voimalaitos 7

Olkiluodon voimalaitos 8

Loviisan edustan merialue Veden suolapitoisuus 4 5. Veden kokonaisfosforipitoisuus 20 46 μg / litra Veden kokonaistyppipitoisuus 420 590 μg / litra Jäähdytysveden purkualue Hästholmsfjärden on kapeiden salmien avoimesta Suomenlahdesta eristämä sisäsaaristoallas, jonka vedenvaihto ulappavesien kanssa on rajoitettu. Vedenvaihtoa rajoittavat myös useat vedenalaiset kynnykset siirryttäessä ulkomerelle. 9

Olkiluodon edustan merialue Veden suolapitoisuus 6. Veden kokonaisfosforipitoisuus 6 7 μg / litra Veden kokonaistyppipitoisuus 290 30 μg / litra Olkiluodon edustan merialue on avoin ja sen vedenvaihto avoimen Selkämeren kanssa on hyvä 0

Radioekologiset vaikutukset Paikallista alkuperää olevia päästönuklideja havaittiin pääasiassa meriympäristössä, vähemmässä määrin maaympäristössä. Paikallisten päästönuklidien havaitseminen ja pitoisuudet ympäristönäytteissä vähenivät merkittävästi viimeisten vuosien aikana sekä Loviisassa että Olkiluodossa päästöjen vähenemisen seurauksena. Pieniä määriä paikallisia päästönuklideja havaittiin kuitenkin säännöllisesti voimalaitosten jäähhdytsveden purkualueilta otetuissa näytteissä: tritiumia merivedessä ja ns. aktivoitumistuotteita (kuten koboltti-60) pohjalle laskeutuvassa aineksessa, pohjasedimenteissä ja ns. indikaattoriorganismeissa, jotka keräävät niitä tehokkaasti ympäristöstä. Tritiumin havaitsemistiheys ja pitoisuudet merivedessä olivat suurempia Loviisassa, kun taas aktivoitumistuotteiden Olkiluodossa, missä paikallisia päästönuklideja havaittiin myös selvästi laajemmalla alueella. Paikallisia päästönuklideja havaittiin lähes yksinomaan ravintoketjujen alimmilta tasoilta (ei kaloissa tai linnuissa).

2 Pintaveden tritiumpitoisuudet (Bq m -3 ) Loviisan Hästholmsfjärdenillä (LOV2) ja vertailualueella (LOVR) sekä Olkiluodon Iso Kaalonpuhdissa (OLK3). Käyrä kuvaa ydiasekoelaskeumasta peräisin olevan tritiumin puoliintumista Suomen rannikkovesissä.

3 Rakkolevä on erinomainen indikaattoriorganismi radioekologisissa tutkimuksissa

Rakkolevän koboltti-58, koboltti-60 ja mangaani-54 -pitoisuudet jäähdytysveden purkupaikan edustalla Loviisassa 977 2007. 4

Rakkolevän koboltti-58, koboltti-60 ja mangaani-54 -pitoisuudet jäähdytysveden purkupaikan edustalla Olkiluodossa 978 2007. 5

Mangaani-54:n päästöt ja pitoisuudet sedimentoituvassa aineksessa Olkiluodon purkupaikan edustalla 978 2005. 6

7 Rakkolevän koboltti-60 -pitoisuuksia (Bq kg - ) Olkiluodon edustalla 99.

8 Rakkolevän 60 Co -pitoisuuksia (Bq kg - ) Suomen rannikolla 995.

9 Rakkolevän koboltti-60 -pitoisuuksia (Bq kg - ) Loviisan edustan merialueella 980.

Co-60 9 8 7 6 5 4 3 2 0 Phytoplankton Zooplankton Periphyton Cladophora glomerata Fucus vesiculosus Ranunculus baudotii Potamogeton perfoliatus Potamogeton pectinatus Myriophyllum spicatum Saduria entomon Mytilys edulis Macoma balthica Cardium edule Clupea harengus memb. Abramis brama Rutilus rutilus Perca fluviatilis Esox lucius, fillets Esox lucius, liver Esox lucius, entrails Esox lucius, bones Esox lucius, spawn Somateria mollissima, muscle Larus marinus, muscle Mergus merganser, muscle Mergus merganser, liver Mergus merganser, entrails Mergus merganser, bones Cygnus olor, egg white Cygnus olor, egg yolk (Bq/kg dry wt.) Cygnus olor, egg shells Eräiden indikaattoriorganismien keskimääräiset 60 Co pitoisuudet (Bq kg - k.p.) Olkiluodon edustan merialueella v. 200. 20

37 Cs -pitoisuudet (Bq kg - t.p.) Loviisan Hästholmsfjärdenin akvaattisessa ravintoverkossa pari vuotta Tshernobylin onnettomuuden jälkeen (vv. 988 989). 2

Voimalaitosten lähialueella elävän ns. kriittisen ryhmän henkilöiden voimalaitospäästöistä saamat säteilyannokset voimalaitosten käyttöhistorian aikana (annosraja 0. msv/v = 00 μsv/v). µsv 4 3 2 Loviisa Olkiluoto 0 977 978 979 980 98 982 983 984 985 986 987 988 989 990 99 992 993 994 995 996 997 998 999 2000 200 2002 2003 2004 2005 2006 Vesiorganismien saamat suurimmat säteilyannokset olivat alle /000 ns. seulonta-arvosta. 22

Lämpimän jäähdytysveden vaikutukset Lämpötilan nousu kiihdyttää eliöiden aineenvaihduntaa ja lisää niiden kasvunopeutta. Se kiihdyttää biologista tuotantoa ja siten rehevöitymiskehitystä erityisesti ravinnerikkaissa ympäristöissä, jolloin puhutaan lämmön ja ravinteiden yhteisvaikutuksesta. Lämpötilan nousu lisää ympäristöstä eliöstölle aiheutuvaa stressiä pohjoisen Itämeren olosuhteissa, missä eliöstö on niukkaa ja sopeutunutta suhteellisen alhaisiin lämpötiloihin, ja erityisesti selvään vuodenaikaisvaihteluun: kylmään talveen ja leutoon kesään. Jäähdytysveden vaikutukset meriveden lämpötiloihin ovat silmiinpistävimpiä talvella, jolloin olosuhteet myös selkeimmin poikkeavat luonnontilaisista. Lämminvesipäästöt ovat merkittävästi vaikuttaneet jääolosuhteisiin jäähdytysveden purkualueilla siten, että kasvukausi on pidentynyt molemmista päistään. Kasvukauden piteneminen ja talvehtimiskauden häiriintyminen ovat olleet lämpökuormituksen merkittävimmät biologiset vaikutukset. 23

24 Olkiluodon voimalaitoksen purkualue huhtikuussa 98

Kasvukauden keskimaaraisissa pintavesilmpötiloissa tapahtuneet muutokset Loviisan merialueen kahdeksassa havaintopaikoissa vv. 976 2006. Area Hästholmsfjärden Klobbfjärden Vådholmsfjärden Orrengrundsfjärden Hudöfjärden Station 5 2 3 4 7 8 0 Waterway distance from outlet [km] and direction 0.4 E.0 E.7 E 2.8 SE 3.4 E 5.4 SE 3.0 SW 3.4 SW Change in mean surface water temperature of growing season (May-Oct.) in 976-2006: Probability p F <.000 0.0002 0.0005 0.007 0.0034 0.0527 0.0628 0.343 Average difference to Station 8 in 997-200 [ºC] 4.3 2.6 3..3 2.4-0.3 0-0. Average difference to Station 8 in 2002-2006 [ºC] 4.9 2.6 3.3.2 2.4-0.3 0-0.3 25

26 Loviisan havaintopaikkojen sijainti

Kasviplanktonin vuosituotanto Loviisan Hästholmsfjärdenin (2) ja Hudöfjärdenin (8) havaintopaikoissa 967 2006. 27

Kasvukauden keskimääräinen kokonaisfosforipitoisuus Loviisan havaintopaikkojen 2 ja 8 pintavedessä vuosina 97 2006. 28

Perustuotanto on kasvanut molemmilla alueilla, mutta Hästholmsfjärdenillä (LOV2) kasvu on ollut voimakkaampaa. 29

Hästholmsfjärden (Station Loviisa 2) Hudöfjärden (Station Loviisa 8) Parameter Step R 2 (%) Pr> t Estim. Parameter Step R 2 (%) Pr> t Estim. Water temperature 44 <0.000 5.33 Total phosphorus 22 0.004.84 Water transparency 33 0.0003-0.44 Water temperature 8 0.0253 9.77 Total phosphorus 3 0.0005 2.60 Air temperature 0.0272 3.36 Total nitrogen 3 0.0005 0.25 Total nitrogen 3 0.0366 0.4 Air temperature 7 0.0090 9.4 Water transparency 0 0.072-0.20 tot / tot P ratio 4 0.2230 -.04 Global radiation 2 0.3237 0.03 Global radiation 0.5057 0.02 tot / tot P ratio 0.5403-0.46 Sunshine hours 0.9837 0.0 Sunshine hours 0.722 0.0 Water temperature 2 54 0.0004.64 Total phosphorus 2 35 0.0065.63 Total phosphorus 0.030.6 Water temperature 0.074 9.2 Water temperature 2 52 0.0008.52 Total phosphorus 2 33 0.0004 3.6 Total nitrogen 0.0309 0.4 tot / tot P ratio 0.028 2.06 Water temperature 2 49 0.0028.6 Total phosphorus 2 32 0.004.76 Water transparency 0.0789-0.22 Air temperature 0.454.00 Water temperature 3 64 0.000.40 Total phosphorus 3 49 0.000 3.0 Total phosphorus 0.0003 3.36 Water temperature 0.0040 0.34 tot / tot P ratio 0.0066 2.4 tot / tot P ratio 0.0062 2.34 30

Kesäkuukausien (VI VIII) keskimääräinen kasviplanktonin perustuotanto Olkiluodon purkupaikan edustalla 972 200. 3

A Kasvukauden minimihappipitoisuudet Hästholmsfjärdenin (A) ja Hudöfjärdenin (B) syvänteissä vv. 972 2006. B 32

Pohjanläheisen veden kokonaisfosforipitoisuuksien vuodenaikaisvaihtelu Hästholmsfjärdenin (vas.) ja Hudöfjärdenin (oik.) syvänteissä 974 2006. 33

34 Pohjafaunan yksilötiheydet ja biomassat Loviisan havaintopaikassa 5 vv. 97 2006.

35 Pohjafaunan yksilötiheydet ja biomassat Loviisan havaintopaikassa 4 vv. 968 2006.

36 Pohjafaunan yksilötiheydet ja biomassat Olkiluodon purkupaikan edustalla olevassa havaintopaikassa vv. 975 200.

37 Vesikasvillisuuden rehevöityminen jäähdytysveden purkualueella on ollut näkyvin lämpimän veden biologinen vaikutus. Tähkä-ärviä, ahvenenvita, hapsivita ja useiden levälajien muodostamat rihmaleväkasvustot niiden päällyskasveina ovat voimakkaasti runsastuneet jäähdytysveden purkupaikan läheisyydessä loppukesäisin. Vedenalainen kuva Loviisan Hästholmsfjärdenin lounaisrannalta (Anna Weckman)

Ajelehtivaa rihmamaista viherlevää Olkiluodon voimalaitoksen jäähdytysveden purkupaikalla Isossa Kaalonpuhdissa kesäkuussa 984. 38

Lyhyesti. Vaikka radioaktiivisten aineiden pitoisuudet ympäristönäytteissä, ja ennen kaikkea päästömäärät näyttävät numeroina suurilta, niiden väestölle ja luonnon eliöstölle aiheuttamat säteilyannokset ovat hyvin pieniä; käytännössä merkityksettömiä. 2. Lämminvesipäästöjen vaikutukset ovat olleet merkittävämpiä erityisesti jäähdytysveden purkupaikkojen läheisyydessä, vaikkakin vaikutusalue on ollut suhteellisen rajoittunut. 3. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että jäähdytysveden purkualueen vedenvaihdolla ja ravinnepitoisuuksilla on ratkaiseva merkitys lämminvesipäästöjen ympäristövaikutusten kannalta. 39

4. Ympäristövaikutusten minimoimisen kannalta paras vaihtoehto jäähdytysvesien purkualueeksi on avoin meren rannikko, joka on suoraan yhteydessä ulappavesiin (ei saaristoa, luotoja, lahdenpoukamia tai isoloituneita syvänteitä), missä vedenvaihto on tehokasta ja veden ravinnepitoisuudet alhaisia. 40

Kiitos että jaksoitte kuunnella! 4

42