Pilaantuneen maaperän tutkimusmenetelmät ja riskinarvioinnin haasteetesimerkkinä kaivosympäristöt Maria Nikkarinen Liitu-päivä 4.5.2006
Pilaantuneen maa-alueen tutkimuksen eteneminen Alustavat selvitykset pohjautuen aiempaan tietoon Maastotutkimukset ja mittaukset Tulosten tulkinta ja riskinarvio Kunnostustarpeen arviointi ja kunnostus
Ympäristön tila ennen pilaavaa toimintaa Pilaavien toimintojen sijoittuminen Alustavat selvitykset Alueelliset luontaiset taustapitoisuudet ja maaperän ominaisuudet Pohjaveden virtaussuunnat ja pintavesien valumareitit MENETELMÄT Vanhat ilmakuvat ja perustilaselvitys Alueen suunnitteluasiakirjat ja karttatiedot Geologisten ja geokemiallisten ja aineistojen kokoaminen Hydrogeologisten aineistojen kokoaminen
Maastotutkimukset ja mittaukset Maaperän rakenteen tutkimusmenetelmiä Maaperäkartoitus Kairaus Maatutkaluotaus Geokemiallisia menetelmiä Maaperänäytteenotto ja analysointi Pohja-ja pintavesinäytteenotto ja analysointi Suotovesikartoitus Sedimenttitutkimukset Geofysikaalisia menetelmiä lentogeofysiikka maastomittaukset esim. vastusluotaus
Maaperäkartoitus Tavoitteena kolmiulotteinen tieto maaperän rakenteesta, maalajeista, kerrosjärjestyksestä ja kallionpinnan topografiasta Kartoittajan maastohavainnot syvyys n.1m Täydennetään kairauksin ja maatutkaluotauksin Maastokartoituksessa havainnoidaan pintavesien kulkureitit ja valitaan näytteenottokohteet Kohdekohtainen kartoitus sisältää myös yleisluontoisen luontotyyppikartoituksen Kuva Timo Huttunen
Maatutkaluotaus Kuva Timo Huttunen
Maaperänäytteenotto Monitoimikairalla saadaan jatkuvat näytesarjat muoviputkelle tai halkaistavalle näytteenottimelle Näytteenotto iskuporakalustolla, lapiolla kaivannoista tai leikkauksista. Malmivyöhykkeillä maaperän ja kallioperän geokemia on luontaisesti poikkeavaa Kuva Jari Väätäinen
Paikannetaan pilaantuneen maan alueelta (rikastushiekan ja sivukiven läjitysalueilta) purkautuvia vesiä Suotovesikartoitus Tiivistyvä maapohja
P. Heikkinen P. Heikkinen
Ympäristön pintavesikartoitus Purkautuvien vesien sekoittuminen ympäröiviin pinta- tai pohjavesiin voidaan havaita veden laadun muutoksista Sertifioidut näytteenottajat ottaa laskeutetut, suodatetut, suodattamattomat näytteet Suoria mittauksia maastossa (ph, sähkönjohtokyky, happipitoisuus ja hapetuspelkistyspotentiaali havainnoidaan rautasaostumien esiintyminen
P. Heikkinen P. Heikkinen
Pohjavesikartoitus Pohjaveden laatua ja pinnankorkeuksia tutkitaan lähiympäristön kaivoista tai lähteistä tai kohteeseen asennetaan havaintoputkia Määritetään pohjaveden laadun fysikaalis-kemialliset muuttujat ja pohjaveden pinnan taso Vaikutusten laajuuden määritys (klusterianalyysi, pääkationi- ja anionijaukauman radiaalidiagrammit) P. Heikkinen
VEDEN PÄÄIONIKOOSTUMUS POHJAVESIEN LIKAANTUMISEN HAVAITSEMISESSA, KAIVOSALUE Rikastushiekka-alueen pohjavesi Mg-SO 4 Taustaa edustava puhdas pohjavesi Ca-HCO 3 Rikastushiekkaalueen ulkopuolella oleva likaantunut pohjavesi MgCa- SO 4 HCO 3 Suomen pohjavesien mediaani (Mr) Ca-HCO 3
KAIVOKSEN YMPÄRISTÖVAIKUTUSTEN ARVIOINTIA TUKEVIA TUTKIMUKSIA Sedimenttitutkimukset Järvi-, joki- tai purosedimenttien haittaainepitoisuudet, ja niiden aiheuttamat vaikutukset vesiekosysteemille (esim. piilevät) Kaivostoimintaa edeltävän perustilan määrittäminen mahdollista myös toiminnan aikana Pitkät aikasarjat mahdollisia hyöty seurannalle Ajoitus menetelmiä Pb 210ja Cs 137 Kaivoksen vaikutusalueen rajaaminen Tulosten hyödyntäminen riskinarvioinnissa Kunnostusten suunnittelu ja kunnostusmenetelmien valinta T. Kauppila T. Kauppila
Kemialliset analyysit Vesinäytteistä laboratoriossa happipitoisuus ja kylläisyys, alkaliniteetti ja redox-potentiaali. Kattava kationien määritys (n. 20 alkuainetta) määritys yl. ICP-AES/MS tekniikalla. Anionimääritykset (tärkeät kaivosalueilla mm) sulfaatti, klordi ja nitraatti ionikromatografisesti. Kivennäismaanäytteet : ilmakuivaus, seulonta, 20-30 alkuaineen totaali analysointi kuningasvesiuutto, ICP- AES-tekniikka, mobiilit alkuainepitoisuudet erilaisilla heikkouuttomenetelmillä Orgaaniset näytemateriaalit: pakastekuivaus, jauhatus hajotus mikroaaltouuni typpihappo( totaali ) ja heikkouutto esim. ammonium asetaatti, ICP-AEStekniikka
Riskinarviointi Käsitteellinen malli Hengitys Ihminen Laskeuma Ilma (leijuva pöly) Pölyäminen Laskeuma Sienet, marjat Pelto- ja ruohokasvit Ihminen Kasvinsyöjät Ravintoketjut Suoto- ja valumavedet Maaperä Maaperän eliöt Lihansyöjäeliöt Rikastushiekka-alue Suoto- ja valumavedet Pintavesi Maan syönti Ihminen Suotovedet Kalastus Vesieliöt Pohjavesi Juomavesi Ihminen Lähde: Kaivoksen sulkemisen käsikirja (Heikkinen et al. 2005)
Riskinarvioinnin haasteita Mitattua tietoa riittävästi mallinnuksen tueksi Monitieteinen yhteistyö Kokonaisuuden hahmottaminen todellisten syyseuraussuhteiden jäljittäminen Eri kuormituslähteiden vaikutusten erottaminen Näytteenotto, varastointi ja analyysimenetelmien kehitys (online-mittaukset) Haitallisten olomuotojen tunnistaminen esim. kromi