Kaivostoiminnan ympäristövaikutukset ja vesinäytteenotto Marja Liisa Räisänen Kainuun ELY-keskus (1.1.2013 alkaen GTK, Kuopio)
Maanalainen louhos Avolouhos Maankäyttötarve - louhosalue - malmivarastoalueet - kaivannaisjätealueet - vesivarasto- ja vesien käsittelyaltaat - kuljetusreitit - teollisuus- ja toimistorakennusalue Malmimineraalin erotus Lisätietoja: www.ymparisto.fi/julkaisut Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt, Suomen Ympäristö 29/2011 PÄÄSTÖT Kaivannaisjätteet Jätevedet Ilmaan kohdistuvat päästöt mineraalipöly räjähdyskaasut pakokaasut prosessikaasut Melu, tärinä
Mistä kaivostoiminnan vesipäästöt syntyvät? Avolouhoksen / maanalaisen kaivoksen kuivatusvedet (kuivanapitovedet) Rapautuneen sivukivikasan hapan ja rautasakkainen valumavesi Malmikiven rikastuksessa syntyvät jätevedet arvometallimineraalien erottelu kemikaaleja ja/tai vettä käyttäen Kaivannaisjätealueiden valumavedet Jätealueille satava vesi ja/tai jätteen sisältämä vesi Rakennetun kaivosalueen valumavedet Teollisuusalueen pihavedet Muut mahdolliset likaantuneet vedet M. L. Räisänen
Sade- ja valumavesi Puhdas vesi Tuorevesi Prosessi Palautusvesi Sivukivikasa Prosessijäte + vesi Sade- ja valumavesi Jäteallas Selkeytysvesiallas Juoksutettava päästövesi Kuivanapitovesi Jäteveden puhdistamo Kaivos Takaisin prosessiin Talousvesikäyttöön Juoksutettava vesi
Kaivostoiminnan ympäristöriskikohteet Malmin louhinta Louhoksen / maanalaisen kuivatusvesivuodot onnettomuudet, esim. kaasupäästöt, kiviaineksen ja/tai kivituhkan leviäminen kallioseinämän sortumat, tulipalo, kemikaalivuoto Malmin rikastus, Jatkojalostus (hydrometallurgia) Kaasupäästöt, kemikaalivuodot, prosessivesien vuodot, häiriöt veden puhdistuksessa Kasaliuotuskenttien putkivuodot / pohjarakennevuodot Kaivannaisjätealtaat Vesialtaat Jätekivikasat Patosortumat / ylivuodot Pohjarakennevuodot Jätelieteputkivuodot Suotovesivuodot Pölyäminen, kasasortumat Vuodot ympäristöön
Pilaantuneen maan tai jätteen näytteenotossa huomioitavia asioita (ohjeistus vastaanottavalta laboratoriolta) Pilaavan aineksen kemiallinen luonne, leviämistapa, raekokovaihtelu (hieno-karkea), värierot maaleikkauksessa, haju jne Leviääkö haitta-aine hienaineksen mukana? Otetaan erikseen näyte hienoaineksesta (vesisekoitus pulloon) ja karkeammasta aineksesta (muovipussiin/lasipurkkiin) Kuinka herkästi haitallinen aine muuttaa olomuotoaan (liukenevuus, haihtuvuus)? Onko värieroja pilaantuneella alueella? esim. ruskea, keltaruskea väri viittaa rautasakkoihin, valkea tai vaalean harmaa alumiini- tai kalkkipitoisiin sakkoihin, musta mangaanisakkoihin jne GTK,M.L.Räisänen
Näytteenotossa huomioitavia asioita Veden / pilaantuneen maan / jätteen fysikaaliset ominaisuudet vaikuttavat monen haitta-aineen liukoisuuteen ja myrkkyvaikutukseen Kenttämittaukset, T, ph, redox, EC, happi (in situmittaus) Myös laboratoriomittaukset (kenttä- ja laboratoriomittausten ero kuvaa veden reaktiivisuutta esim. hapettumiseen) Havainnot vedessä esiintyvästä kiintoaineesta: orgaaninen aines / mineraalinen aines / rautasaostuma? Vältettävä keräämästä saostumaa esim. matalavetisen uoman pohjalta (ellei sakka kellu vedessä = saostuminen aktiivista) Havainnot hajusta, väristä, veden sameudesta jne (esim. rikkivedyn muodostus, öljyisyys) M.L. Räisänen
µg/l µg/l Raudan hapettuminen / Pelkistyminen - järvisyvänteen rautapitoisuudet - ferrorautanäytettä ei ole kestävöity kentällä 12000 100000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Fe, kok. Fe, kok. Fe, liuk. Fe, liuk. Ferrorauta, Ferrorauta, liuk. liuk. 10000 1000 Redox 132 mv ph 100 5,9 (labra-ph 6,4) 10 1 Redox -42 mv ph 6,0 (ei mittausta labrassa) 9.0 9.0 11.0 11.0 Syvyys Syvyys m m PIRELY, kaivosvalvonta
DOC mg/l Orgaanisen hiilen hapettuminen vaikuttaa liukoisen hiilen pitoisuustasoon - suodatus kentällä ja kestävöinti 12 10 8 labrassa suodatettu kentällä suodatettu 6 4 2 0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 3,5 4,0 5,0 6,0 7,0 syvyys m GTK, julkaisematon data/m. L. Räisänen
mg/l ph Vesinäytteenotossa huomioitavaa, kenttämittaukset/laboratoriomittaukset Vesinäytteen muutunta matkalla laboratorioon ja säilytyksessä ennen pitoisuuden mittausta 7 Labramittaus Kenttämittaus (YSI) S sulfaattina Liukoinen S S totaali 2500 6 2000 1500 1000 500 0 KAIELY, tarkkailu-12 Kivijärvi7 1 m Kivijärvi7 3 m Kivijärvi7 4,5 m 5 18.1.11 3.3.11 29.6.11 20.7.11 16.8.11 Näyte hapettunut ennen labramittausta NabLabs-11 Kemiallisesti aktiivinen vyöhyke
18.3.08 30.7.08 26.8.08 18.3.09 19.8.09 15.3.10 19.7.10 16.8.10 2.3.11 16.3.11 30.6.11 19.7.11 24.8.11 14.9.11 18.10.11 12.12.11 17.1.12 21.2.12 13.3.12 4.4.12 Sulfaatti mg/l Redox mv Suolaantumiseen liittyy usein happamoitumisriski - ph-redox muutos (+happi- ja johtavuusmuutokset) 6000 Pintavesi Alusvesi 600 Kalliojärvi 4000 400 2000 200 0 0 Kalliojärvi, Talvivaara NabLabs -200 3 4 5 6 7 8 ph Happamoituminen kytkeytyy lähinnä raudan ja rikin hapettumistilan muutoksiin - kenttämittaukset NabLabs, Talvivaaran tarkkailu
Vesinäytteiden esikäsittely (nykyiset tarkkailuohjelmat) Tarkkailussa yleisenä käytäntönä on kestävöidä alkuainemäärityksiin (ICP-OES, MS-ICP) menevät näytteet vasta laboratoriossa (viive näytteenotosta) Typpihappolisäys, laskeutus ja kirkkaasta vesiosasta otos määrityksiin tai vaihtoehtoisesti happolisäys ja märkäpoltto, jonka jälkeen ICP-määritykset Suodatus (0,45 µm) laboratoriossa Anionimäärityksiin meneviä näytteitä ei kestävöidä, ei myöskään orgaanisen hiilen määrityksiin meneviä näytteitä Alkaliteetti mitataan laboratoriossa ph ja johtavuus mitataan laboratoriossa (viive, sekoittaminenhapettuminen)
VAIHTOEHTOISESTI: Vesinäytteiden esikäsittely näytteenoton yhteydessä maastossa Osanäytteet eri mittauksiin erotetaan samasta näytteestä ICP-OES- ja MS-ICP-määritykset Kokonaispitoisuus märkäpolttomenetelmänä tai kehitettävä todellista kokonaispitoisuutta edustava menetelmä poikkeustapauksille Liukoiset (myös DOC) maastossa kestävöidystä näytteestä Vaihtoehtoisesti suodatuksessa erikoissuodatinta (GD/XP 0,45 µm) Kenttämittaukset näytteenoton yhteydessä: lämpötila, ph, redox, johtavuus, happipitoisuus, hapenkyllästysaste, alkaliteetti
Näytteenoton laadun varmistus Suunnittelu etukäteen, maastossa tarkennukset miten käytännössä toteutetaan huomioiden pilaantumisen leviäminen, kemialliset ominaisuudet Huolellisuus näytteenotossa, kontaminaation välttäminen Rinnakkaisnäytteet eli joka kymmenestä kohteesta toisto saman näytteenotto Yksittäinen näyte ei ole koskaan edustava; kaksi näytettä samasta kohteesta tai sen eri osa-alueilta antaa luotettavamman kuvan pilaantumisen tasosta, voimakkuudesta ja haitta-arvion tekemiseen