Työ raportti 9 9-4 Pohjavesinäytteiden otto Loviisan Hästholmenin kairanrei'istä HH-KR, HH-KR4, HH-KR5 ja HH-KR6 vuonna 998 Eliisa Hatanpää Outi Salonen Virpi Kart:t:unen Minna Rantanen Toukokuu 999 POSIVA OY Mikonkatu 5 A. FIN- HELSINKI. FINLAND Tel. +358-9-228 3 Fax +358-9-228 379
Työ raportti 9 9-4 Pohjavesinäytteiden otto Loviisan Hästholmenin kairanrei'istä HH-KR, HH-KR4, HH-KR5 ja HH-KR6 vuonna 998 Eliisa Hatanpää Outi Salonen Virpi Karttunen Minna Rantanen Toukokuu 999
(2 Fortum Raportti () Ympäristö ja kemia Eliisa Hatanpää 8.6.999 TECH-36 Jakelu: Posiva Oy Tarkastaja, pvm 9 \.---.:. Korvaa Avainsanat paikkatutkimukset, pohjavesi, sadevesi, näytteenotto, analysointi POHJAVESINÄYTTEIDEN OTTO LOVIISAN HÄSTHOLMENIN KAIRANREI'ISTÄ HH KR, HH-KR4, HH-KR5 JA HH-KR6 VUONNA 998 Eliisa Hatanpää, Outi Salonen (Fintact Oy), Virpi Karttunen, Minna Rantanen Fortum Power and Heat Oy, Teknologiakeskus Rajatorpantie 8, Vantaa, PL 2, 48 Fortum Puhelin 45 Faksi (9) 563 2225, www.fortum.com Kotipaikka Helsinki krnro 7.827 Ly 96-2
Työraportti 99-4 Pohjavesinäytteiden otto Loviisan Hästholmenin kairanrei'istä HH-KR, HH-KR4, HH-KR5 ja HH-KR6 vuonna 998 Eliisa Hatanpää Fortum Povver and Heat Oy Teknologiakeskus Outi Salonen Fintact Oy Virpi Karttunen, Minna Rantanen Fortum Povver and Heat Oy Teknologiakeskus Toukokuu 999 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
POHJA VESINÄYTTEIDEN OTTO LOVIISAN HÄSTHOLMENIN KAIRANREI'ISTÄ HH-KRl, HH-KR4, HH-KRS JA HH-KR6 VUONNA998 TIIVISTELMÄ Hästholmenin tutkimusalueelia kerättiin vuoden 998 aikana yksitoista vesinäytettä syvistä kairanrei'istä sekä yksi sadevesinäyte. Näytteiden avulla on tarkoitus tuottaa aineistoa alueellisen hydrogeokemian karakterisoinnin, geokemian mallinnuksen ja turvallisuusanalyysin tarpeisiin. Kaikki näytteet (sadevettä lukuunottamatta) otettiin avoimista kairanrei'istä HH-KR, HH-KR4, HH-KR5 ja HH-KR6 PA VEnäytteenotto laitteisto lla. Tässä raportissa esitetään vesinäytteiden otto ja analyysitulokset kairanrei'istä HH-KR (977-985 m), HH-KR4 (22-22 m, 42-47 m, 683-688 m ja 882-89 m), HH-KR5 (5-56 m, 382-387 m, 59-595 mja 75-755 m)ja HH-KR6 (62-67 mja 34-346 m). Avainsanat paikkatutkimukset, pohjavesi, sadevesi, näytteenotto, analysointi
GROUNDW ATER SAMPLING FROM DEEP BOREHOLES HH-KRl, HH-KR4, HH-KRS AND HH-KR6 AT HÄSTHOLMEN, LOVIISA IN 998 ABSTRACT In 998 groundwater was sampled at Hästholmen from deep boreholes HH-KR, HH-KR4, HH-KR5 and HH-KR6. One rainwater sample was also collected. The aim of groundwater sampling is to produce input data for hydrogeochemical characterisation, geochemical modelling and performance assessment. Eleven groundwater samples were taken from open boreholes with the P A VE sampler. This study presents the groundwater sampling methods and the results of laboratory analyses of the groundwater samples from deep boreholes HH-KR (977-985 m), HH-KR4 (22-22 m, 42-47 m, 683-688 m and 882-89 m), HH-KR5 (5-56 m, 382-387 m, 59-595 m and 75-755 m) and HH-KR6 (62-67 m and 34-346 m) taken at Hästholmen in 998. Keywords: site investigations, groundwater, rainwater, sampling, analysis
SISÄLLYSLUETTELO Tiivistelmä Abstract YLEISTÄ 2 VESINÄYTTEIDEN OTTO 2. Tutkimussyvyydet ja pumppausajat 2.2 Näytteenottomenetelmä ja kenttämittausten tulokset 2.3 Analysoitavat parametrit ja käsittely ennen analysointia 2.4 Sadevesinäyte 3 NÄYTTEIDEN EDUSTAVUUS 3. Kenttämittaukset ja uraniinipitoisuus 3.. HH-KR:n näytteenoton edustavuus 3..2 HH-KR4:n näytteenottojen edustavuus 3..3 HH-KR5:n näytteenottojen edustavuus 3..4 HH-KR6:n näytteenottojen edustavuus 3.2 Laboratorio- ja kenttälaboratorioanalyysit 4 ANALYYSITULOKSET 4. Fysikaalis-kemialliset ominaisuudet 4.2 Isotoopit ja kaasut 4.3 Sadevesinäyte 6 VIITTEET 3 5 5 6 7 2 3 3 4 2 2 23 26 3 LIITE. KENTTÄMITTAUSKUVAT 33 LIITE 2. TUTKITUT SUUREET, ANALYYSIMENETELMÄT JA LABORATORIOT LIITE 3. ANALYYSITULOKSET 7 LIITE 4. REFERENSSIVEDEN ANALYYSITULOKSET 7 LIITE 5. LABMASTER-TULOSTEET 2 LIITE 6. ALKALITEETTIMÄÄRITYS GRAN'IN MENETELMÄLLÄ, MUISTIO 89
2
3 YLEISTÄ Käytetyn ydinpolttoaineen yksityiskohtaisten paikkatutkimusten rungoksi vuosille 997-2 on laadittu Posiva Oy:n tutkimusohjelma, jota toteuttaa P-2-PARVI-projekti. Ohjelmassa on kuvattu mm. tutkimusten sisällölliset painopistealueet sekä tutkimusten pääpiirteet. Em. ohjelman lisäksi jokaiselle tutkimusalueelle on laadittu paikkakohtainen tutkimusohjelma, johon sisältyy mm. kunkin alueen pohjavesikemian tutkimuksia. P-2-ohjelman PARVI-projektin pohjavesikemian tutkimusohjelmalla on useita tavoitteita, mm: pohjaveteen liuenneiden kaasujen ja mikrobien tutkiminen paineeilisten vesinäytteiden avulla muuttujien alueellisten ääriarvojen ("end members") ja syvien pohjavesien kemiallisten ominaisuuksien tutkiminen redox-kemian selvittäminen ja hydrogeokemian alueellinen karakterisointi. tuotettavien lähtötietojen saaminen geokemian mallinnuksen, turvallisuusanalyysien ja liukoisuustutkimusten tarpeisiin. Hästholmenin tutkimusten tavoitteena on erityisesti syvän, yli 2 metrin syvyydessä, esiintyvän pohjaveden karakterisoiminen. Tässä raportissa esitetään vuoden 998 vesinäytteiden otto ja analyysitulokset Hästholmenin kairamei'istä HH-KR, HH-KR4, HH-KR5 ja HH-KR6 (Posivan tilaus 9699/98/MVS). Tähän raporttiin Outi Salonen (Fintact Oy) on kirjoittanut luvut 2., 2.2 ja 3. sekä liitteen, Eliisa Hatanpää luvut 3.2 ja 4 ja Minna Rantanen luvun 2.3. Virpi Karttunen on laatinut liitteet 2, 4 ja 6.
5 2 VESINÄYTTEIDEN OTTO 2. Tutkimussyvyydet ja pumppausajat Vuonna 998 Hästholmenissa suoritettiin pohjaveil)äytteenottoja kairanrei'istä HH KR, HH-KR4, HH-KR5 ja HH-KR6 (kuva ). Kairanreiät HH-KR(reikäpituus 2,3 m) ja HH-KR4 (reikäpituus,99 m) on kairattu vuonna 997 ja HH-KR5 (reikäpituus,54 m)ja HH-KR6 (reikäpituus 7,9 m) vuonna 998. Hästholmenin vesinäytteenottojen tutkimuskohdat, -syvyydet, pumppausajankohdat, pumpatun veden määrät, vaihtuvuudet ja näytteenottoajat on esitetty taulukossa. Taulukossa esitetty pumppausaika on kokonaispumppausaika, johon sisältyy myös vesinäytteenotto. Viimeisenä pumppauspatvana on kerätty P A VB-laitteiston (Ruotsalainen et al. 996) paineastianäytteet liuenneita kaasuja ja mikrobeja varten ja laitteisto on nostettu ylös kairanreiästä. Kairanreiän veden vaihtuvuuskertojen laskennassa on esipumpatun vesimäärän jakajana käytetty ko. tulppavälin ja vesinäytteenottoletkun yhteistilavuutta... -':. :..l.. fl. Hudöfjärden.,. '.-, ) ' V tah n, en Kuva. Hästholmenin kairanreikien sijainti.
6 Taulukko. Hästholmenin vuoden 998 vesinäytteenottokohdat, pumppausajat ja esipumpattu vesimäärä ennen näytteenottoa. Tutkimussyvyys tarkoittaa kairauspituutta - tasona maanpinta. Tutkimusalue- Tutkimus- Pumppausaika Vesi näytteen- Esipum- Vaihtuvuus Koko pumpattu kairanreikä syvyys (m) otto pattu (krt) vesimäärä () vesi määrä () HH-KR 977-985 7.-2.7.998 4.-5.7.998 93 4 432 HH-KR4 22-22 2.5-4.6.998 2.-4.6.998 945 76 2276 HH-KR4 42-47 7.-8.5.998 3.-5.5.998 48 7 22 HH-KR4 683-688.-29.6.998 23.-25.6.998 966 3 437 HH-KR4 882-89 23.4.-6.5.998 3.-4.5.998 567 3 7 HH-KR5 5-56 23..-7.2.998.-3.2.998 65 97 2867 HH-KR5 382-387 3.-25..999 9.-2..999 65 5 247 HH-KR5 452-457 7.-3.. 999 - - - - HH-KR5 59-595 27.8-2.9.998 4.-6.9.998 276 72 339 HH-KR5 75-755 3.-9..998 6.-8..998 296 65 2792 HH-KR6 62-67 5.-28..998 26.-28..998 82 57 953 HH-KR6 34-346 23.9.-5..998 2.-4..998 4552 27 5282 HH-KR5:n (452-457 m) pumppaus keskeytettiin huonon tuoton takia ja laitteisto nostettiin varakohteeseen (HH-KR5, 382-387 m). 2.2 Näytteenottomenetelmä ja kenttämittausten tulokset Kaikki Hästholmenin vuoden 998 pohjavesinäytteenotat suoritettiin PA VE-laitteistolla (Ruotsalainen et al. 996). P A VB-laitteisto sisältää kairanreiässä kalvopumpun, paineastiat ja paineelia pullistettavat kumitulpat. Maanpinnalla laitteistoon kuuluvat läpivirtauskennosto elektrodeineen sekä pumppauksen ohjausyksikkö. Paineastioiden tarkastukset, paineistukset ja steriloinnit suoritettiin Raumalla Lapela Oy:ssä. Pasivan kenttähenkilöt hoitivat laitteistojen asennukset kairanrei'illä Lapelan asiantuntijan avustuksella ja tarkastivat päivittäisen pumppauksen toimivuuden. Koko pumppauksen ajan pohjaveden kemiallista laatua seurattiin kairanreiälle asennetun läpivirtauskennoston elektrodien avulla. Elektrodien mittaustuloksien tasaannuttuaja uraniinipitoisuuden tarkastuksen jälkeen käynnistettiin vesinäytteenotto kenttälaboratoriossa suoritettavia ja muihin laboratorioihin lähetettäviä analyysejä varten. Näyte otettiin aina suoraan vesinäyteletkusta ennen läpivirtauskennostoa. Vesinäytteenoton jälkeen kenttähenkilökunta aukaisi PA VE-venttiilin, jolloin pohjavesi virtasi paineastioiden kautta ja paineeilinen vesinäyte kerättiin. Elektrodien läpivirtauskennosto on asennettuna tiiviiseen kaappiin, jota huuhdellaan koko pumppauksen ajan N 2 -kaasulla happikontaminaation ehkäisemiseksi. Läpivirtauskennoston elektrodit mittasivat liuenneen hapen pitoisuutta, ph:ta, redox-potentiaalia ja sähkönjohtokykyä. Elektrodit kalibroitiin (Ruotsalainen et al. 998) aina uuden pumppauksen käynnistyessä ja tarvittaessa pumppauksen aikana. Kalibroinnin yhteydessä elektrodien ja läpivirtauskennoston kunto tarkistettiin ja elektrodit vaihdettiin tarvittaessa uusiin. Sähkönjohtavuuden kalibroinnissa siirryttiin lokakuussa 998 käyttämään
7 kaupallisia valmiita standardeja itse valmistettujen sijaan. Redox-elektrodin kalibroinnissa käytetyn Mettler Toledo-merkkisen liuoksen (254m V, 25 C) tilalle valittiin Reagecon-merkkinen standardi (24m V, 25 C) syyskuussa 998. Syksyllä 998 valmistui Posivan uusi kenttämittauslaitteisto, jota koekäytettiin rinnakkain vanhan kennoston kanssa kairanreikien HH-KR5 (59-595 m) ja HH-KR6 (62-67 m ja 34-346 m) pumppauksissa. Pohjavesi jaettiin kairanreiän vesipinnan alapuolelle asennetun T-haaran avulla kahteen vesiletkuun ja edelleen kahteen kennostoon. Uuden kenttämittauslaitteiston elektrodien valinnoissa kiinnitettiiin huomiota niiden soveltuvuuteen suolaisten pohjavesien mittaukseen (Mäntynen, 999) ja läpivirtauskennoston rakenteeseen (Mäntynen & Tompuri, 999). Uuden kennoston etu on mm. se, ettei läpivirtauskennostokaapin ovea tarvitse avata näytteenoton aikana. Kokonaan uuden kenttämittauslaitteiston käyttöön siirryttiin kairanreiän HH-KR5 (5-56 m, 382-387 m, 452-457 m ja 75-755 m) pumppauksissa. Uuden ja vanhan kennoston mittaustuloksissa oli selvä tasoero ph-, Eh- ja sähkönjohtavuustuloksissa. Taulukossa 2 on esitetty Hästholmenin vesinäytteenottoihin liittyvät elektrodien kalibroinnit sekä huomiot ja toimenpiteet pumppauksien aikana. Pumppauksien aikaiset tarkemmat huomiot on esitetty tallenteiden graafisten kuvaajien yhteydessä liitteessä. Elektrodien mittaustulokset tallentuvat automaattisesti Metrosonics-tiedonkeräimiin, joista toinen on 2-kanavainen ja toinen 4-kanavainen ja lisäksi tulokset merkitään päivittäin muistiin manuaalisesti. Elektrodien manuaaliset ja tiedonkeräimiin tallentuneet mittaustulokset on esitetty graafisina kuvaajina liitteessä. Mittaustuloksien lisäksi liitteessä on kairanreiän pumppausjakson tuoton kuvaajat. Metrosonics-tiedonkeräinten ongelmana on kuitenkin ollut liian pieni muistikapasiteetti ja pattereiden nopea kuluminen. Pattereiden vaihdon yhteydessä tiedonkeräimet ovat saattaneet kadottaa edelliset taliennetiedot ja samalla niiden ohjelmointi on voinut palata alkuasetuksiin. Uudessa kenttämittauslaitteistossa on käytössä 2-kanavainen Flukemerkkinen tiedonkeräin. 2.3 Analysoitavat parametrit ja käsittely ennen analysointia Vesinäytteistä analysoitiin kentällä ph, sähkönjohtokyky, atkaliteetti (m- ja p-luku), asiditeetti ( -p -luku), sulfidi, ferrorauta (Fe2+), kokonaisrauta (Fekok), ammonium, sulfaatti, kloridi, fluoridi ja bromidi. Parametrien määritysmenetelmät on kuvattu liitteessä 2 sekä Posivan kenttätyöohjeessa (Ruotsalainen et al. 998). Osa pohjavesinäytteistä kestävöitiin näytteenoton yhteydessä Posivan kenttätyöohjeen mukaisesti taulukossa 3 esitetyllä tavalla. Näyteastiaina käytettiin polyeteenipulloja, seerumiputkia, hioskorkillisia ja Pyrex-lasipulloja sekä lasiampulleja. Osa näytteistä suodatettiin typpikaapissa ohjeen mukaan,45 J.!m kalvosuodattimen läpi. HH-KR :n näyte suodatettiin suoraan kairanreiällä on-line-suodatuksena.
------ 8 Taulukko 2. Läpivirtauskennoston elektrodien kalibroinnit ja muut pumppauksien aikaiset huomiot. Tutkimusaluekairanreikä Kalibroinnit Toimenpiteet ja huomiot pumppauksen aikana. ( tutkimussyvyys [m)) HH-KR (977-985) 7.7.998& Ukkonen rikkoi sähkönjohtokyky-ja ph-vahvistimet sekä 8.7.998 tyhjensi 2 :nja lämpötilan Metrosonicsin.7.998. Säh- (redox:in kökaappi ja läpivirtauskennosto siirrettiin 5 vuorokautta tarkistus ja ennen P AV En laukaisua korjattavaksi. hapen nollapisteen korjaus) HH-KR4 (22-22) 2.5.998 Pumppauksen alussa vaihdettiin uusi laturi ja hapen nollapistettä korjattiin. Metrosonicsit karlottivat taliennetiedot pumppauksen lopussa suoritetun patterin vaihdon yhteydessä. HH-KR4 (42-47) 7.5.998 Laturivian takia pumppaus oli pysähtynyt monta kertaa. Metrosonicsit tyhjennettiin vahingossa ennen tuloksien siirtoa tietokoneelle. HH-KR4 (683-688).6.998 Pumppauksen alussa läpivirtauskennoston kiertovesipumppu vaihdettiin. Happimittari lainattiin vesinäytteenoton jälkeen uuden kennoston kehitystöihin. HH-KR4 (882-89) 23.4.998 (ei Laitteiston laskun yhteydessä lisättiin ylimääräinen takaishapen kuventtiili vesinäyteletkuun kairanreiän vesipinnan alanollapiste- puolelle. Typen kulutus oli suuri johtuen kalvopumpun kalibrointia) suuresta työ_p_aineesta. HH-KR5 (5-56) 24..998 Kenttämittaukset suoritettiin uudella kennostolla. HH-KR5 (382-387) 4..999, Kenttämittaukset suoritettiin uudella kennostolla. 9..999 redox-elektrodi huollettu HH-KR5 ( 452-457) 8..999 Veden vähyyden takia pumppaus keskeytettiin ja laitteisto nostettiin syvyyteen 382-387 m. HH-KR5 (59-595) 27.8.998 Pumppauksen alussa oli ongelmia vanhan kennoston paineenalennusventtiilin kanssa ja loppupumppaus suoritettiin uuden kennoston pumppausyksiköllä. Laitteistoa Iaskettiin pumppauksen alussa kaksi metriä veden vähyyden takia; epäilynä oli vaijerivenymästä johtuva mittavirhe. Uuden kennoston phja redox-elektrodeissa ongelmia koko pumppauksen ajan. Vanhan kennoston typetyksessä oli ongelmia. HH-KR5 (75-755) 5..998 Kenttämittaukset suoritettiin uudella kennostolla. phelektrodin täyttöliuos väheni nopeasti koko pumppauksen ajan. HH-KR6 (62-67) 6..998 Kenttämittaukset suoritettiin rinnakkain vanhalla ja uudet- Ia kennostolla. Mittauksissa tasoero. Tulppien tiiveydessä oli ongelmia. HH-KR6 (34-346) 24.9.998 Kenttämittaukset suoritettiin rinnakkain vanhalla ja uudet- Ia kennostolla. Mittauksissa tasoero. ph-mittauksissa ongelmia.
9 Taulukko 3. Kairanreikien vesinäytteiden analysoidut parametrit, näytemäärät ja näytteenottoon liittyvät muut toimenpiteet (x = suodatettu,- =ei suodatettu). Analyysit Näytemäärä () ja astia.. Suod.,45 m Muut toimenkenttälaboratoriossa piteet ph, atkaliteetti ja asiditeetti x,5 Pyrex-lasipullo X On-line suodatus (Ruotsalainen et al. 998) sähkönjohtokyky X, PE - sz- 3 x, Winkler-lasipullo -,5 ml M Zn(Ac) 2 +,5 ml MNaOH Fe 2 +, Fe kok 6 X, lasinen mittapullo, X Fe 2 + kestävöity happopesty Nz-kaapissa 8 ml ferroziinipuskuriliuosta/ ml näytettä anionit*{ic, titraattori ja poten- X,25 PE X tiometri) NH4+ 2 X, PE - Analyysit laboratoriossa Näytemäärä () ja astia ph, Si 2 X,5 PE X sähkönjohtokyky, tiheys 2 X,5 PE - sl 3 x, Winkler-lasipullo -,5 ml M Zn(Ac) 2 +,5 ml MNaOH DIC+DOC 2 X,5 lasiampulli (Nz- X huuhdeltu) uraniini x,25 PE, happopesty - Näyte suojataan alumiinifoliolla kairanreiällä metallit, AAS** x,2 PE, happopesty X ml väk. HN 3 Li, Rb, Sr, Cs x,5 PE, happopesty X ml väk. HN 3 P4, Pkok. X,5 PE X 5 ml4 M HzS4 Bkok x,25 PE, happopesty X Nkok X,25 PE X Skok X, PE X x, Pyrex-lasipullo X H-2, -8 2 x, lasinen seerumiputki - H-3 2 x tumma lasipullo - Rn-222 x, ml tuikeliuoslasipullo - Cl-37 min. 5 mg Cl X PE, happopesty Ukok, U-234/U-238 2 x PE, happopesty X 5 ml väk. HCI, suod.kalvot talteen Sr-87 /Sr-86 2 x,5 PE, happopesty - 5 ml väk. HN 3 C-3/C-4 (DIC) 2 x,5 ja 2 X, Pyrex- X lasipullo, happopesty
S-34(S 4 )+-8(S 4 ) -5 - -6 mg HDPE, happopesty kiinteä Zn(Ac ) 2 Ohje muutettu elokuun -98.. lopussa, aiemmin lis. 4 tl Zn( Ac )z/ HzO. (Ruotsalainen et al. 994) * Anionit: IC = Ionikromatografi: sulfaatti ja bromidi; Titraattori: kloridi; Potentiometri: fluoridi. ** AAS = Atomiabsorptiospektrometri: Al, Mn, Fe(kok), Ca, Mg, Na, K. 2.4 Sadevesinäyte Hästholmenilta kerättiin vuonna 998 yksi sadevesinäyte. Sadevesinäyte otettiin Posivan työohjeen (TYÖ--8/98) mukaisesti. Näyte otettiin tiistaina 8.8. Keruu tapahtui muovikalvolle klo 5.3-7.3. Keruupaikka sijaitsee tavaran vastaanottohallien takana Hästholmenin saaren itänurkassa olevalla aukealla (samasta paikasta on aikaisemminkin kerätty sadevettä). Sadekuuro oli melko runsas. Keruupaikalta vesi siirrettiin muovikaivoita puhtaaseen ämpäriin ja kuljetettiin laboratorioon, jossa näyte puuotettiin ohjeen edellyttämällä tavalla. Vesinäytteen keruun suorittivat Erkki Lindström ja Johanna Hansen ja pakkaamisen suoritti Johanna Hansen. Keräyspäivänä vuorokauden keskimääräinen lämpötila oli 5,3 C. Tuulen suunta oli luoteesta kaakkoon. Vuorokauden keskimääräinen kosteusprosentti oli 34,5 %ja sadanta 4,6 ml/vrk. Sadevedestä analysoitiin isotoopit 3 H, 2 H ja 8.
3 NÄYTTEIDEN EDUSTAVUUS 3. Kenttämittaukset ja uraniinipitoisuus Vesinäytteenotolle sopiva ajankohta päätettiin kenttittausten ja uraniinipitoisuuksien perusteella. Joidenkin vesinäytteenottojen kenttämittmisparametrit eivät ehtineet tasoittua ennen näytteiden keräystä ja parametrien muuttumista saattoi tapahtua vielä vesinäytteenoton jälkeen ennen PAVE-venttiilin laukaisua. Liitteessä 3 on esitetty läpivirtauskennoston (C), kenttälaboratorion (F) ja laboratorion tulokset (L). Kaikkien läpivirtauskennoston parametrien tuloksissa on eroja kenttälaboratorion ja laboratorion tuloksiin verrattuna. Syynä eroihinjohtokyky-ja ph-mittauksissa voidaan pitää läpivirtauskennossa vesifaasista evakuoituneita kaasukuplia. Kenttälaboratorion ja Fortumin laboratorion ph-mittauksiin vaikuttavat myös hiilidioksiditasapainon muutokset ilmakehän hiilidioksidin liuetessa näytteeseen tai poistuessa näytteestä sekä muutokset näytteenoton, kuljetuksen tai laboratorioanalyysin aikana. Läpivirtauskennoston Eh-mittaukset kärsivät elektrodin hitaasta reagoimisesta ja siten kenttämittauksista Eh:n tulokset tasoittuivat aina hitaammin kuin muut parametrit. Erityisesti HH-KR4:n Eh-tulokset ennen pohjavesinäytteenottoa ovat olleet positiivisia ja tasoittuminen on ollut hidasta. Tutkimusreiän kairauksen aikana reiän ja kairausterien huuhteluun käytettävään veteen lisätään merkkiaineeksi uraniinia (Na-fluoresiini). Pumpatun pohjavesinäytteen uraniinipitoisuus tarkistetaan ennen vesinäytteenottoa, jottei analysoitava pohjavesi olisi huuhteluvettä. Uraniinipitoisuuden pohjavesinäytteessä tulisi olla korkeintaan 2 %. Taulukossa 4 on koottuna läpivirtauskennoston mittaustulokset hetkeä ennen vesinäytteenottoa. Läpivirtauskennoston tulokset ovat yksittäisiä mittaustuloksia, jotka eivät kuvaa koko mittausjakson tuloksia. Taulukon mittaustuloksista osa on otettu uudesta, vuonna 998 rakennetusta läpivirtauskennostosta. Taulukossa on myös laboratoriossa fluorimetrisesti määritetyt uraniinipitoisuudet. Uraniininäyte on otettu yleensä vesinäytteenottoa edeltävällä viikolla. 3.. HH-KRl:n näytteenoton edustavuus Hästholmenin KR :n 977-985 m näytteen otossa ei käytetty kalvopumppua vaan pohjavesi nousi hydrostaattisella paineelia ylös kennostoon. Kenttämittausten seuranta ja vesinäytteenotto tapahtuivat Hästholmenin VLJ-luolan ajotunnelista noin 33 metrin syvyydellä olevassa lastauspaikassa, jossa kairattu reikä lävisti tunnelin. Pohjaveden victausta pienennettiin näyteletkua puristamalla, jotteivät elektrodit häiriintyisi liian suuresta virtauksesta. Kenttämittausarvoista ph, Eh ja liuennut happi olivat tasoittuneet ennen näytteenottoa, mutta Eh oli huomattavan positiivinen ( m V). Positiivinen Ehtulos viittaa redox-elektrodin häiriöihin. Ukkonen rikkoi kolme päivää ennen näytteenottoa ph- ja sähkönjohtokykyvahvistimet sekä liuenneen hapen ja lämpötilan Metrosonicsin. Metrosonicsin tallentama sähkönjohtavuustulos muuttui päivää ennen ukkosvauriota likimain tasaantuneesta arvosta 45 ms/m 43 ms/m:iin. Muutos johtui todennäköisesti patterin vaihdosta Metrosonicsiin.
2 Taulukko 4. Läpivirtauskennoston mittaustulokset ja uraniinipitoisuudet ennen Hästholmenin vesinäytteenottoja. HH-KR :n ph ja sähkönjohtavuustulokset puuttuvat vahvistimien rikkoutumisen vuoksi. Suluissa olevat lukemat ovat vanhasta kennostosta, muut uudesta (Mäntynen & Tompuri 999). Tutkimusalue- ph Oz Eh Sähkönjoh- Lämpö- Uraniini Huuhtelukairanreikä (mg/) (mv) tavuus tila (Jtg/) vesijää mä ( tutkimussyvyys (ms/m) ec) (o/o) rmn HH-KR (977-985) - (-,3) (95) - (7) < <,2 HH-KR4 (22-22) (7,9) (-,6) (4) (26) (8),2 HH-KR4 (42-47) (8,) (-,3) (3) (82) (8) 7 3,4 HH-KR4 (683-688) (7,8) (-,) (2) (26) (2),2 HH-KR4 (882-89) (7,4) (,4) (9) (394) (8) < <,2 HH-KR5 (5-56) 7,9,9-5 375 < <,2 HH-KR5 (382-387) 7,8 -, - 992 8 < <,2 HH-KR5 (59-595) (7,4) -,5(,4*) (5) 46 (96) (4*) 28 5,6 HH-KR5 (75-755) 7,4 -,4-22 294 9 7 3,4 HH-KR6 (62-67) 7,9 (7,8) -,2 (-,8) -88(-6) 867 (786) 6 (5),2 HH-KR6 (34-346) 7,6 (7,) -,2 (-, 2) -34 (427) 28 (6) 2 (5) 34 6,8 * 3.9.998 manuaalisista tallenteista. 3..2 HH-KR4:n näytteenottojen edustavuus HH-KR4:n (22-22 m) esipumppauksen aikana ph, liuennut happi ja sähkönjohtavuus tasoittuivat. Vuorokauden ajankohdan mukaan vaihtelevan lämpötilan vaikutus on havaittavissa ainakin läpivirtauskennoston ph-tuloksessa. Aamulla otetut phmittaustulokset ovat hiukan korkeampia kuin iltapäivällä otetut, vaihtelu oli välillä 7,88-7,82. Happimittarin nollapistettä tarkistettiin uudelleen pumppauksen alussa. Eh-mittaus oli ennen vesinäytteenottoa edelleen laskeva ja lukema oli positiivinen. Eh-elektrodin hitautta tässä pumppauksessa kuvaa kuuden vuorokauden aikana tapahtunut lukeman lasku, 33 m V. HH-KR4:n (42-47 m) näytteenoton esipumppausaika oli lyhyt, 6 päivää, ja pohjaveden vaihtuvuus oli 7-kertainen. Pumppauksen aikana oli sähköongelmia laturin ja redox-elektrodin kanssa, joten läpivirtauskennoston mittaustuloksissa näkyy lukemien epävakaus. Eh:n mittaus oli selkeästi positiivinen ja lukema oli vielä laskemassa ennen vesinäytteenottoa. Happipitoisuus oli saavuttanut ppb-tason ja sähkönjohtavuus oli tasoittunut ennen näytteenottoa. ph-lukema vaihteli ennen vesinäytteenottoa välillä 7,85-8,2. HH-KR4:n tutkimussyvyyttä (683-688 m) esipumpattiin 2 vuorokautta ennen pohjavesinäytteenottoa ja kenttämittaustulokset ehtivät tasaantua hyvin. Liuennut happi saavutti ppb-tason neljä vuorokautta ennen vesinäytteenottoa ja johtokyky tasaantui lukemaan 25 ms/m. ph-lukema vaihteli välillä 7,75-7,95. Eh-tulos oli myös vakaa, jääden kuitenkin alle 3 mv:iin. Pumppauksen HH-KR4 (882-89 m) tuoton keskiarvo oli 2,3 /h. Tutkimuskohteen syvyyden vuoksi kalvopumpulle ohjattiin suuri typpipaine. Typen loppuminen aiheutti
3 poikkeamia kenttämittausarvoihin ja etenkin redox-elektrodin lukema laski hitaasti pysähdyksien jälkeen. Esipumppaus kesti 2 vuorokautta, jonka aikana kenttämittausarvot ehtivät tasoittua. Eh jäi kuitenkin positiiviseksi. 3..3 HH-KRS:n näytteenottojen edustavuus... HH-KR5:n (5-56 m) näytteen esipumppaus kesti seitsemän vuorokautta Ja läpivirtauskennoston mittaustulokset tasaantuivat hyvin ennen vesinäytteenottoa. HH-KR5:n (382-387 m) läpivirtauskennoston nittaustulokset tasaantuivat ennen vesinäytteenottoa Eh:ta lukuunottamatta. Eh oli negatiivinen ennen näytteenottoa, jonka yhteydessä elektrodi huollettiin. Eh laski edelleen näytteenoton aikana ja sen jälkeen ennen P A VE-venttiilin aukaisua aina tulokseen -46 m V asti. Happielektrodi saavutti nopeasti nollapisteensä. HH-KR5:n (59-595 m) pumppauksen tuotto oli keskimäärin 7, /h. Pohjavesi johdettiin kairanreiän T-haaran avulla vanhaan ja uuteen kennostoon. Uudessa kennostossa oli ongelmia ph- ja redox-elektrodien kanssa (Mäntynen & Tompuri 999). Vanhan kennoston tuloksista ph, liuennut happi ja Eh tasaantuivat ennen näytteenottoa. Sähkönjohtavuus oli noususuuntainen ennen ja jälkeen näytteenoton. Uuden ja vanhan kennoston tuloksista erosivat merkittävästi Eh- ja sähkönjohtavuusmittaukset. Vanhan kennoston Eh-tulos ei laskenut negatiiviselle puolelle vanhalla elektrodilla (Yokogawa SM29-PT9) koko pumppauksen aikana, mutta uudella elektrodilla (Orion Pt-9778) tulos uudessa kennostossa oli alle - m V neljä päivää ennen näytteenottoa. Läpivirtauskennoston mittaustulokset tasaantuivat hyvin ennen HH-KR5 (75-755 m) vesinäytteenottoa. Liuenneen hapen nollapiste oli asetettu liian alas, minkä johdosta mittaustulokset olivat negatiivisia. ph-elektrodi kulutti paljon täyttöliuosta ja sitä lisättiin neljän päivän välein. Jos täyttöliuos väheni huomattavasti, se näkyi mittauksen tason nousuna. Redox-elektrodin lukema laski pumppauksen alussa kahdessa päivässä Eh-tuloksesta 5 m V tulokseen - m V :a, jonka jälkeen lasku oli hitaampaa; tulos ennen näytteenottoa oli -22 mv:a. 3..4 HH-KR6:n näytteenottojen edustavuus Näytettä HH-KR6 (62-67 m) esipumpattiin vuorokautta. Liuennut happi saavutti ppb tason nopeasti pumppauksen alussa. Eh, ph ja sähkönjohtavuus olivat koko esipumppauksen ajan laskusuuntaisia eivätkä stabiloituneet ennen vesinäytteenottoa. Vanhan ja uuden kenttämittauslaitteiston tuloksien välillä oli selvä tasoero. Näytteenotto suoritettiin vanhan kennoston näytteenottolinjan kautta. HH-KR6:n (34-346 m) näytteen pumppauksessa olivat uusi ja vanha kenttämittauslaitteisto rinnakkain. Uuden kennoston ph-elektrodin maadoituksessa oli ongelmia, mutta sen tasaantunut mittaustulos oli kuitenkin lähempänä Loviisan voimalaitoksen laboratoriossa mitattua ph:ta kuin vanhan kennoston ph. Molempien kennostojen mittaukset ehtivät tasaantua ennen vesinäytteenottoa. Sähkönjohtavuudessa oli kennostojen mittauksien välillä eroa 5 ms/m (vanhan kennoston tulos noin
4 ms/mja uuden kennoston tulos noin 25 ms/m). Vanhalla kennostolla mitattu Eh-arvo ei ollut negatiivinen ennen vesinäytteenottoa, mutta uudella kennostolla mitattu Eh-arvo oli alle -3 mv. Pohjavesinäytteenotto suoritettiin uuden kennoston näytteenottolinjan kautta. 3.2 Laboratorio- ja kenttälaboratorioanalyysit Hästholmenin pohjavesien analyysitulosten edustavuustarkastelussa on keskitytty lähinnä S4-, Cl-, HC 3 - ja Fe-tulosten luotettavuuden arviointiin. Kationeista analysoitiin kentällä raudan lisäksi ainoastaan NH4, muut kationit analysoitiin laboratoriossa ja niiden edustavuustarkastelu on esitetty luvussa 4.. Anionit Pohjavesinäytteiden sulfaatti- ja suuidipitoisuudet määritettiin kenttälaboratoriossa. Jos näytteen suuidipitoisuus kentällä oli yli määritysrajan (, mg/), suuidipitoisuus analysoitiin myös laboratoriossa. Kokonaisrikkipitoisuudet määritettiiin laboratoriossa (vetyperoksidi-hapetus + S4:n määritys IC:llä) ja tuloksia verrattiin sulfaatti- ja sulfidipitoisuudesta laskettuun teoreettiseen kokonaisrikkipitoisuuteen. Suolaisten vesinäytteiden matriisiongelmien sekä IC:n ongelmien vuoksi useita sulfaattianalyysejä uusittiin (6 kpl). Kokonaisrikkimääritys uusittiin kolmelle näytteelle. Uusinta-analyysit sekä niiden syyt on esitetty taulukossa 5. HH-KR5:n (382-387 m) näytteelle ei ole lainkaan sulfaatin kenttätulosta, koska IC:n johtokykydetektori oli näytteenottohetkellä rikki. Tälle näytteelle edustavammaksi tulokseksi on valittu uraniininäytteestä saatu tulos, vaikka näytettä ei olekaan suodatettu typpikaapissa. Tämä näyte on kuitenkin analysoitu nopeasti laboratoriossa ja tulos ei ole ristiriidassa kokonaisrikkituloksen kanssa. HH-KR5:n (59-595 m) näytteen sulfaattianalyysissä kentällä oli todennäköisesti tapahtunut laimennusvirhe. HH-KR6:n (62-67 m) näytteen kenttäanalyysissä IC:n pohjaviiva ei pysynyt tasaisena johtokykydetektoinnissa. Lopullisten tulosten mitattu kokonaisrikkipitoisuuden ero teoreettiseen pitoisuuteen kaikilla näytteillä oli alle 5 %. Suliidianalyysit onnistuivat kentällä yleensä hyvin, poikkeuksena HH-KR:n näyte (<, mg/), jolle saatiin laboratoriossa selvästi suurempi tulos (,4 mg/). Myös HH-KR5:n (75-755 m) näytteen kenttä- ja laboratorioanalyysin tulokset eroavat toisistaan, mutta tätä näytettä ei ole laboratoriossa suodatettu ennen mittausta (,4 mg/ (F) ja,9 mg/ (L)). OLSO-referenssiveden sulfaattipitoisuus määritettiin kenttälaboratoriossa sekä laboratorioanalyysien (uusinnat) yhteydessä myös laboratoriossa. OLSO 2/97 -vedelle (Liite 4) saatiin laboratoriossa S4-pitoisuudeksi 5,2 mg/ (teoreettinen arvo: 4,2 mg/[) kolmen määrityksen keskiarvona. OLSO 2/98 -vedelle saatiin laboratoriossa S4-pitoisuudeksi 5, mg/ neljän määrityksen keskiarvona ja OLSO 3/98 -vedelle saatiin vastaavasti S4- pitoisuudeksi 5, mg/ kahdeksan määrityksen keskiarvona. Tulosten suhteelliset keskihajonnat (rsd) olivat vastaavasti 2, 9,4 ja 9,5 %. Kenttälaboratoriossa OLSO /98 referenssivedelle saatiin S4-pitoisuus 5,5 mg/ kahden määrityksen keskiarvona, OLSO 2/98 ja OLSO 3/98 referenssivesille vastaavasti 5,2 mg/ viiden määrityksen keskiarvona ja 5,6 mg/ viiden määrityksen keskiarvona. Tulosten suhteelliset keskihajonnat (rsd) olivat vastaavasti 3, 5 ja 3 %. Referenssivesien sulfaattitulokset ovat keskimäärin noin 2 % liian suuria. Referenssivedelle kenttälaboratorion sulfaattitulokset ovat hie-
5 man suurempia kuin laboratoriossa saadut tulokset. Myös kenttämääritysten hajonnat ovat isompia kuin laboratoriomääritysten. Taulukko 5. Sulfaatti- ja kokonaisrikkipitoisuusmääritykset (S 4 ja Stot). Kenttä-, laboratorio- ja uusinta-analyysien tulokset. Ero-% = (Stot,mitauu-Stot,teor)IStot,teor. * %. Epävarmat tulokset tai ne tulokset joita ei ole valittu jatkokäsittelyyn on merkitty lihavoinnilla. Näyte S4- S4- S4- Stob Stot Uusinnan Erokenttä, laboratorio, uusinta, mg/ uusinta, syy % mg/ mg/l mg/ mg/ HH-KR(977-985m) 4 34 * 59 45 * Ero-% 25-4 HH-KR4(683-688m) 52 46 * 6 48* Ero-% 2-5 HH-KR5(382-387m) - 3 # 365 * 9 - Uraniini- 5 näyte HH-KR5(59-595m) 226 35 * 45 46 * Ero-% -4 -, HH-KR5(75-755m) 93 87 * 58 Kenttä -7 S4:n RSD% 4,5 HH-KR6(62-67m) 29 284 * Kentällä 4 ICongelmia * = pakastetusta varanäytteestä. #=tehty uraniininäytteestä, eli ei ole suodatettu typpikaapissa. Hästholmenin pohjavesinäytteiden kloridi- ja fluoridipitoisuuksien määritykset onnistuivat yleensä hyvin eikä niistä tehty lainkaan uusintoja vuonna 998. Referenssivesille saatiin kenttälaboratoriossa seuraavat kloriditulokset (teoreettinen arvo: 46 mg/l) : OLSO 98 477 mg/ (2 määritystä), OLSO 2/98 49 mg/ (5 määritystä) ja OLSO 3/98 495 mg/ (7 määritystä). Suhteelliset keskihajonnat näille analyysituloksille olivat,3,,8 ja,4 %. OLSO 98-referenssivedelle saadut kenttälaboratorion fluoriditulosten keskiarvo on, mg/ (teoreettinen arvo:,2 mg/l) (2 määritystä), OLSO 2/98 ja OLSO 3/98 vastaavasti, mg/ (5 määritystä) ja, mg/ (8 määritystä). Suhteelliset keskihajonnat kenttälaboratoriossa olivat: 27, 7 ja 4 %. Referenssivesien tulosten suhteellista hajontaa kasvattaa se, että OLSOlle ei aina kentällä tehdä saantokoetta tai laimennusta, jos tulos on ennalta annettujen rajojen sisällä. Jos OLSOa ei laimenneta, tulos on pienempi kuin laimennetuille näytteille. Kaikille Hästholmenin vuoden 998 näytteille on kuitenkin tehty saantokoe ja tarvittaessa laimennus. Näytteiden saantoprosentit ovat vaihdelleet välillä 85-2 % (keskiarvo 94 % ). Kahden näytteen bromidimääritykset tehtiin myös laboratoriossa. Molempien näytteiden HH-KR4 (882-89 m) sekä HH-KR5 (59-595 m) bromiditulos pieneni selvästi uusinta-analyysissä. Uusinnan jälkeen HH-KR4:n näytteen bromidi/kloridi-suhde poikkeaa selvästi muista vuoden 998 näytteistä. Bromidimääritys on kuitenkin tehty Fortumin laboratoriossa kahdella menetelmällä (IC ja LC) sekä yhdessä ulkopuolisessa laboratoriossa (Lahden Tutkimuslaboratorio, ICP-MS), joten pienempää bromiditulosta voidaan pitää edustavana.