Työohjelma Talvivaara Sotkamo Oy Talvivaarantie 66 88120 TUHKAKYLÄ Pöyry Finland Oy Tutkijantie 2 A FI-90590 OULU Finland Kotipaikka Vantaa, Finland Y-tunnus 0625905-6 Tel. +358 10 33 33280 Fax +358 10 33 28250 www.poyry.fi Päiväys 2.7.2013 Sivu 1 (6) SELVITYS MAHDOLLISISTA UUSISTA PURKUPAIKOISTA 1 TAUSTATIEDOT Aluehallintovirasto on antanut 31.5.2013 Talvivaara Oy:n Sotkamon kaivoksen toimintaa ja vesistöpäästöjä koskevan uuden lupapäätöksen (Nro 52/2013/1, Dnro PSAVI/12/04.08/2013), jolla se on muuttanut ja tarkentanut määräyksiä koskien kaivoksen jätevesien varastointia, puhdistamista ja johtamista Oulujoen ja Vuoksen vesistöihin. Uudessa päätöksessä on annettu vuodesta 2014 lähtien tiukkenevat raja-arvot kokonaiskuormitukselle nykyisiin pieniin latvavesistöihin lupapäätöksessä mainittujen kuormitussuureiden osalta. Niiden saavuttaminen edellyttää nopealla aikataululla tapahtuvaa vesien käsittelyn tehostamista. Mikäli teknisin toimin kuormitusta ei saada pienennettyä kyseiselle tasolle, on luvan saajan toiminnan jatkamisen mahdollistamiseksi löydettävä yksi tai useampi, laimenemisolosuhteiltaan parempi purku-paikka ainakin osalle muodostuvista jätevesistä. Mahdollinen uusi purkupaikka edellyttää ympäristölupaa ja sitä koskevassa hakemuksessa on oltava mm. kattavat vaihtoehto- ja vaikutusarvioselvitykset. Tämä työohjelma sisältää purkupaikkaselvitykseen liittyvät vesistötarkastelut. Päätöksen mukaan luvan saajan on toimitettava esitys siitä, miten asiassa aiotaan edetä viimeistään 3.7.2013 aluehallintovirastolle täydennyksenä vireillä olevan asiaan Dnro PSA-VI/58/04.08/2011 sekä Kainuun ELY-keskukselle. 2 TYÖOHJELMA 2.1 Suunnittelun yleisperiaatteet Kaivoksen jätevesien vesistövaikutusten vähentäminen voi tapahtua joko kokonaiskuormitusta merkittävästi vähentämällä, mikä edellyttää poistovesien määrän ja niiden sisältämien ainepitoisuuksien tuntuvaa pienentämistä tai/sekä sekoittumisoloiltaan nykyisiä latvavesiä parempien purkupaikkojen käyttöön ottoa. Lupapäätöksessä on määrätty, että kaivosalueelta nykyisiin purkupaikkoihin johdettavienjätevesien yhteenlaskettu päästö voi olla vuodesta 2015 alkaen enintään seuraava: - Nikkeli 250 kg/v - Kupari 150 kg/v - Sinkki 300 kg/v
2 - Mangaani 2 600 kg/v - Sulfaatti 1 300 t/v - Natrium 650 t/v Päästömäärä muodostuu johdettavista vesimääristä että niiden ainepitoisuuksista. Päästölupamääräyksen toteuttamiseksi kaivosyhtiön on toimitettava viranomaisille selvitys jätevesien käsittelyn tehostamisesta, vesienhallinnasta ja varastoinnista 3.7.2013 mennessä. Toimenpidesuunnitelmiin on lupapäätöksen mukaan sisällytettävä muun ohella esitys toimenpiteistä jätevesipäästöjen, erityisesti sulfaatti- ja mangaanipäästöjen, pienentämiseksi käytössä olevissa käsittely-yksiköissä sekä pidemmällä aikavälillä. Sulfaatin poiston tavoitteena on oltava taso 1 000 mg/l ja mangaanin poiston tavoitteena taso 2 mg/l. Tässä selvityksessä kuormitustietoina (vesimäärät että ainepitoisuudet ja niiden vaihtelu) käytetään yllä mainitun vesienhallintasuunnitelman tietoja. Tiedot perustuvat yhtiön omiin suunnitelmiin ja laskelmiin, ja tässä työssä ei arvioida niiden oikeellisuutta tai toteutusedellytyksiä. 2.2 Suunnitelman sisältö Suunnittelutyö sisältää seuraavien osatehtävien toteutuksen ja ohjelmoinnin: 1. Lähtötietojen keräys ja työohjelman tarkistaminen 2. Potentiaalisten purkupaikkojen kartoitus 3. Purkupaikkojen vertailu ja toteutusedellytysten yleispiirteinen tarkastelu 4. Valitaan jatkotarkasteluun kaksi vaihtoehtoa 5. Vaikutusten arviointi vesistömallinnuksen ja laskelmien pohjalta 6. Vaihtoehtojen vertailu ja selvitystyön tulosten raportointi Tämä selvitys sisältää ympäristöluvassa vaadituista selvityksistä purkupaikkojen kartoituksen ja esiseulonnan sekä niiden perusteella valittujen purkupaikkojen vesistömallinnuksen sekä mallinnusten perusteella tehdyn arvion jätevesien kulkeutumisesta ja sekoittumisesta vertailuineen. Tässä selvityksessä ei arvioida vaihtoehtojen teknis-taloudellisia, juridisia eikä yhteiskunnallisia/taloudellisia toteutusedellytyksiä. 2.2.1 Lähtötietojen keräys ja vesienhallintasuunnitelmaan tutustuminen sekä työohjelman tarkistaminen Lähtötietona käytetään yhtiön laatimaa vesienhallintasuunnitelmaa, jonka perusteella muodostetaan kuormitusvaihtoehdot. Vaihtoehdot sisältävät suunnitelmasta poimittujen vesimäärien ja niiden vaihtelun sekä ainepitoisuuksien kokoamisen tarkastelun lähtöarvoiksi. Työn tässä vaiheessa pyritään olemassa olevien tietojen pohjalta lisäksi arvioimaan aiheuttaako jätevesien hallinnan ja käsittelyn tehostaminen mahdollisesti sellaisia muutoksia poistovesien ominaisuuksissa, että ne on otettava huomioon myöhemmissä arvioissa. Laskentavaihtoehdot tarkastetaan tilaajan kanssa vielä ennen laskentojen toteutusta. Tässä yhteydessä käydään työohjelma läpi viranomaistahojen kanssa ja sitä korjataan tarvittaessa viranomaisilta saatujen kommenttien perusteella.
3 2.2.2 Potentiaalisten purkupaikkojen kartoitus Lupaehtojen mukaisesti kaivosalueelta syntyvät prosessi-, kuivatus- ja valumavedet saadaan johtaa vesistöihin tasaisesti niiden virtaamiin suhteutettuna. Kuhunkin purkusuuntaan johdettavan jäteveden vuorokausivirtaama saa olla 10.4. 15.6. enintään 15 % ja muina aikoina enintään 10 % johtamista edeltäneen Kalliojoen alaosan 7 vuorokauden keskivirtaamasta. Vuoksen vesistön suunnassa käsitellyt jätevedet on johdettava Ylä-Lumijärven ohi Lumijokeen. Nykyiset purkupaikat sijaitsevat aivan vesistöalueiden latvoilla, missä virtaamat ovat pieniä ja vaihtelut suuria. Tämä yhdessä suuren kuormituksen kanssa on johtanut mm. erittäin korkeisiin sulfaattipitoisuuksiin purkualueen lähivesistöissä ja saanut aikaiseksi lähialueen järvien pysyvän kerrostumisen. Purkupaikkakartoituksella selitetään karttatarkastelun pohjalta kaikki ne potentiaaliset purkuvesistöt, jotka sijaitsevat noin 50 km:n säteellä kaivoksesta ja, missä valuma-alueiden ja järvisyyden perusteella voidaan arvioida olevan selvästi nykyistä paremmat laimenemisolot. Virtaamien arvioinnissa käytetään apuna vesistömallijärjestelmää. Purkupaikkojen nykyinen veden laatu ja asutus kartoitetaan yleispiirteisesti käyttäen apuna olemassa olevia kartta- ja viranomaistiedostoja (mm. veden laatu). Ilmeisinä vaihtoehtoina tulevat kysymykseen mm. Oulujoen vesistöalueella sijaitseva Nuasjärvi ja/tai sen alapuolella sijaitseva Oulujärvi. 2.2.3 Purkupaikkojen vertailu ja toteutusedellytysten yleispiirteinen tarkastelu Purkupaikkakartoituksessa löydettyjä potentiaalisia vaihtoehtoja vertaillaan keskenään sekä nykyisiin purkualueisiin. Vertailuissa kriteereinä toimivat. sekoittumisolot ja kerrostumismahdollisuudet, veden laatu ja karkea vesistöjen käyttöintensiteetti sekä muut ympäristöarvot. 2.2.4 Valitaan jatkotarkasteluun kaksi vaihtoehtoa Edellä tehdyn vertailun ja luokittelun perusteella valitaan tarkempaan jatkotarkasteluun kaksi - kolme purku-aluetta. Näistä hankitaan tarkempaa tietoa mm. virtausten jakautumisen, tuuliolojen, syvyystietojen ja pohjan morfometrian osalta. Tiedot toimivat syöttötietoina seuraavan työvaiheen mallinnuksessa. Tässä yhteydessä arvioidaan lähtötietojen riittävyyttä ja tarvittaessa laaditaan tutkimusohjelma lisätiedon jaon tutkimusten toteuttamiseksi. 2.2.5 Vaikutusten arviointi vesistömallinnuksen ja laskelmien pohjalta Kaivoksen poistovedet käsitellään kalkkikemikaaleilla ja syntyvä liete laskeutetaan altaissa. Kalkkikivellä voidaan saostaa alumiini ja hapetettu rauta hydroksideina. Muiden metallien saostus vaatii poltetun/sammutetun kalkin käyttöä. Kalkkisaostuksessa liuokseen jää natrium ja kalsiumin liukoinen osuus sekä vastaava määrä sulfaattia. Metallihydroksidien ohella saostuu kipsiä eli kidevedellistä kalsium-sulfaattia. Lipeän käytön seurauksesta nousee myös vesien natriumpitoisuus. Vesistövaikutusten osalta Talvivaaran kaivosvesien keskeinen merkittävä haitta on ollut suuri sulfaatti- ja natriumkuormitus, jotka yhdessä huonon alkulaimennuksen kanssa ovat johtaneet suuriin sulfaatti- ja natrium-pitoisuuksiin. Korkeat pitoisuudet ovat muovanneet vesi-jätevesiseoksen niin raskaiksi, että vedet ovat kerrostu-
4 neet erittäin vahvasti suolaannuttaen pienten lähijärvien alusvedet ja estäen niiden normaalin veden vaihdon ja aineiden kierron. Vesistövaikutusten osalta alkulaimennuksella on merkittävä osuus, johon vaikutta purkupaikan lisäksi purkuolosuhteet. Lisäksi alkulaimennus ja vesien konsentroituminen vaikuttaa myös muiden haitta-aineiden kuten metallien pitoisuuksiin. Alkulaimennus Purkupaikkojen alkulaimennusta, vesien sekoittumista ja vesiseoksen, pluumin, liikeitä tarkastelleaan purkualueiden läheisyydessä käyttäen apuna joko Gormix (Mixing Zone Expert System, United States Environmental Protection Agency) tai vastaavaa Windows pohjaista EPA:n Visual Plume (Dilution Models for Effluent Discharges) mallinnusta. Nämä menetelmät eivät ole varsinaisia vesistömalleja, mutta ennustavat laskennallisesti annetuissa olosuhteissa syntyvän pluumin muotoja, liikkeitä ja sekoittumisastetta. Laskentamallien avulla saadaan hyvä käsitys alkulaimennuksista ja purkujärjestelyjen ja purkupaikan vaikutuksesta alkulaimennukseen. Sulfaatin lisäksi alkulaimennusta ja sekoittumisvyöhykkeitä tarkastellaan nikkelin, kadmiumin ja mangaanin osalta. Sekoittumisvyöhykkeen määräämisestä säädetään vesiympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista annetun valtioneuvoston asetuksessa (1022/2006). Asetuksen liitteessä C) on sisämaan pintavesille säädetty nikkelin ympäristölaatunormi (AA EQS) 20 + 1 (luontainen taustapitoisuus) = 21 μg/l. Asetuksen mukaisesti kohteissa, joissa pitoisuudet ovat geologisista syistä korkeita, voidaan asiantuntija-arviolla poiketa asetuksen mukaisen taustapitoisuuden arvosta. Kaivoksen käsitellyt jätevedet sisältävät pieniä määriä kadmiumia. Kadmiumin asetuksen mukaisella taustapitoisuudella korjattu ympäristölaatunormi on 0,1 0,26 μg/l vaihdellen veden kovuuden mukaan. Laskennassa saatuja metallipitoisuuksia verrataan ympäristölaatunormeihin. Jätevesien kulkeutuminen Sulfaattipitoisten vesien kulkeutumista arvioidaan 3D-vesistömallin (EFDC, Environmental Fluid Dynamics Code) avulla. Mallin on kehittänyt Virginia Institute of Marine Science:ssa John Hamrick alun perin rannikkovesien mallinnustehtäviin. Yhdysvaltojen ympäristönsuojeluviranomainen EPA (Environmental Protection Agency) on jatkanut mallin kehitystyön tukemista ja malli on nykyään vesistöjen kuormitussietokyvyn arviointiin tarkoitettujen suositeltujen mallien joukossa Yhdysvalloissa. Mallin jatkokehitystä on tehty Dynamic Solutions-International LLC - konsulttialan yrityksessä. Heidän toimestaan on laadittu lisäksi graafinen käyttöliittymä (EFDC Explorer, EE) mallin laadinnan ja tulosten käsittelyn ja havainnollistamisen tueksi. Numeerista ratkaisua varten mallinnettava alue jaetaan laskentaelementteihin, joiden keskimääräisen virtausnopeuden ja vedenkorkeuden malli laskee. Laskentaelementtien kokoa voidaan tarkentaa alueellisesti (nk. sisäkkäiset hilat) tai portaattomasti siten, että elementin koko kasvaa tasaisesti halutusta pisteestä etäännyttäessä. Syvyyssuunnassa on käytettävissä kaksi eri kuvaustapaa nk. sigmakoordinaatisto, jossa laskentakerrosten lukumäärä syvyyssuunnassa on kaikissa pisteissä sama tai yleistetty koordinaatisto (gvc eli generalized vertical coordinates), jossa kerrosten välisten rajojen sijainti syvyyssuunnassa määritellään ja laskentakerrosten lukumäärä kussakin pisteessä on näin ollen riippuvainen laskentaelementin vesisyvyydestä.
5 Kyseistä mallia on käytetty Talvivaaran jätevesien kulkeutumisen arviointiin jo aiemmin. Ongelmaksi laskennassa on todettu huonosta alkulaimennuksesta johtuvat poikkeavan korkeat suolapitoisuudet, jolloin malli ei ole pystynyt luotettavasti ennustamaan vesien kerrostumista ja sen säilymistä. Kaivoksen toiminnan aikana on kertynyt mittaustietoa kauemmista purkualueista, missä alkupitoisuudet ovat selvästi pienempiä. Tällaisia järviä ovat Jormasjärvi ja Laakajärvi. Mallinnustyön aluksi laskentamallia kalibroidaan ja verifioidaan Jormasjärven aineistolla, jolloin saada käsitys mallin toimivuudesta ja tulosten tarkkuustasoista matalimmissa sulfaattitasoissa. Tämän jälkeen kalibroitua ja verifioitua mallia käytetään laskentaan uusilla purkualueilla. Kaivosalueen laajuudesta johtuen vesimäärien ajallinen ja vuosittainen vaihtelu on suurta. Jätevesien johtamisen uusille purkualueille täytynee tapahtua putkilinjaa pitkin, joka voidaan mitoittaa vain tietylle virtaamalla. Tämän ylittävät vedet johdetaan nykyisille purkualueille. Teoriassa on mahdollista johtaa vesiä myös useammalle uudelle purkualueelle, mutta etukäteen ajateltuna, kovin monien uusien vesialueiden kuormittaminen, vaikka vaikutukset jäisivät vähäisiksikin, ei tunnu järkevältä. Tämän jäännöskuormituksen vaikutuksia nykyisillä purkualueilla arvioidaan kokemusperäisesti ilman uusia mallinnuksia vanhojen laskelmien ja tarkkailuista kerääntyneen tiedon perusteella. Vesistövaikutusten voimakkuuteen vaikuttaa merkittävästi kuormituksen lisäksi purkupaikan virtaamat ja virtaukset, jotka riippuvat hydrologis-meteorologista tekijöistä kuten sadannasta ja vaihtelevat vuosittain suuresti. Laskennan pohjaksi muodostetaan kolme erilaista vesivuotta, jotka kuvaat kuivaa, keskimääräistä ja runsassateista vesivuotta. Laskennassa lasketaan kahden samanlaisen vuoden aikajaksoa, jotta pitoisuudet vesistössä ehtivät tasaantua oikeille tasoille. Mikäli laskentavuosia on kolme, purkupaikkoja kaksi ja kuormitusvaihtoehtoja kaksi tarkoittaa tämä 12 erillistä malliajoa. Laskentavaihtoehdot sovitaan tarkemmin tilaajan kanssa enne laskentoja. Mallitulosten perusteella saadaan selkeä kuva jätevesien leviämisestä alueellisesti eri vesikerroksissa sekä käsitys pitoisuuksien vaihtelusta erilaisina vesivuosina. Mallilaskelmien tulokset kuvataan erilasina kuvaajina, taulukkoina, aluekarttoina ja animaatioina. Tarkastelussa kiinnitetään erityisesti huomiota muutokseen nykytilasta ja eri vaihtoehtojen välisiin eroihin. 2.2.6 Vaihtoehtojen vertailu ja selvitystyön tulosten raportointi Selvitystyön tuloksista laaditaan raportti, johon koottu työn keskeiset tulokset ja jossa vertaillaan laskentavaihtoehtojen keskinäistä paremmuutta pelkästään vesistön vastaanotto-ominaisuuksien perusteella. Raportti toimii pohjana mahdollisille jatkotarkasteluille ja se on osa viranomaisille toimitettavaa selvitysaineistoa. 3 RESURSSIEN KÄYTTÖ JA LAADUN VARMISTUS Työohjelman mukaisesta työn toteutuksesta vastaa projektiryhmä, joka koostuu seuraavista asiantuntijoista: Jaakko Saukkoriipi, FT, projektipäällikkö Kari Kainua, FK, vesistöasiantuntija, projektipäällikön varamies Heimo Vepsä, FK, vesistömallintaja Pirkko Virta, FK, vesistöasiantuntija
6 Työn toteutuksen sisäisenä laadunvarmistajana toimii DI/MMK (limnologia) Juhani Anhava ja ulkoisena laadunvarmistajana ja työn ohjaajana Oulun yliopiston vesi- ja ympäristötekniikan laboratorion professori Björn Klöve. 4 AIKATAULU Lupapäätöksen mukaisesti selvitys etenemisestä täytyy toimittaa lupavastuualueelle 3.7.2013 mennessä. Tämä työohjelma on osa purkupaikkaselvitysten suunnittelua ja sen ohjelmointia. Itse työ voi alkaa vasta vesienhallintasuunnitelman valmistuttua. Tarkemmasta aikataulusta sovitaan viranomaispalaverien jälkeen yhdessä tilaajan kanssa. 5 YHTEISTOIMINTA TILAAJAN KANSSA Työskentelyyn liittyy työkokouksia projektiryhmän ja tilaajan organisaation kanssa joko Oulussa tai Sotkamossa. Oulussa 2.7.2013 Pöyry Finland Oy Kari Kainua, FK