Metallimalmikaivostoiminnan ympäristöselvitykset

Tämä sivu on ensyklopedia-artikkeli. Sivutunniste: Op_fi2854
Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi2854}}

Tämän sivun teksti on alkujaan "Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt"-raportista.

Kaivostoimintaa koskevan ympäristölupahakemuksen tulee sisältää kattavat, toiminnan päästöjä ja vaikutuksia sekä ympäröivän luonnon tilaa koskevat selvitykset, ja tarvittaessa myös ympäristövaikutusten arviointiselostus. Ympäristöselvitysten tavoitteena on arvioida toiminnan mahdollisia vaikutuksia ympäristöön sekä vähentää ja estää haitallisten vaikutusten muodostuminen ennen toiminnan aloittamista, toiminnan aikana ja toiminnan päätyttyä. Selvitysten tarpeeseen ja niiden laajuuteen vaikuttavat sekä toiminnan laajuus ja luonne että sijaintipaikka ja sen ympäristöolot. Kussakin kaivoshankkeessa ympäristölupahakemukseen tarvittavista selvityksistä on hyvä keskustella valvonta- ja lupaviranomaisten kanssa hyvissä ajoin ennen lupahakemuksen jättämistä. Lupahakemuksen osalta suunnitellut toiminnat ja niiden päästö- sekä vaikutusarvioinnit tulisi pohjautua jo mahdollisimman pitkälle valittuihin toteuttamistaparatkaisuihin.

Merkittävä osa ympäristöselvityksistä (mm. perustilaselvitys, Natura-arviointi) tehdään jo ennen toiminnan käynnistämistä osana ympäristövaikutusten arviointia ja/tai ympäristölupahakemusta. Toiminnan aikana ympäristön tilaa ja siihen kohdistuvaa kuormitusta tarkkaillaan seurannalla, jonka tulosten perusteella tehdään tarvittaessa vähentämistoimia kuormituksen hallitsemiseksi. Hallitsemattomien päästöjen tai kuormituksen lähteiden selvittäminen vaatii usein erillisiä selvityksiä toiminnan aikana. Kaivoksen sulkemisen jälkeen seurannalla tarkkaillaan jälkihoitotoimenpiteiden ympäristövaikutuksia ja niiden toimivuutta. Myös näihin voi liittyä selvitysvaateita.

Perustilaselvitys

Ennen kaivostoiminnan aloittamista tehdään ns. perustilaselvitys, jonka tavoitteena on kartoittaa ja kuvata ympäristön hankkeen toteuttamiselle ja toteuttamistavoille asettamat edellytykset ja reunaehdot. Lisäksi selvityksen tavoitteena on kuvata alueen ympäristön lähtötila ennen kuin siihen kohdistuu toiminnasta merkittäviä muutoksia (ks. Salminen et al. 2000, Heikkinen et al. 2005). Kaivoshankkeissa perustilaselvitys tehdään viimeistään ennen kuin malminetsintä- tai kaivosalueella tehdään suurempia maansiirto- tai louhintatöitä.

Perustilaselvitys luo pohjan toiminnan ympäristövaikutusten arvioinnille ja toimintojen sijoittamiselle paikalliset ympäristöolot huomioiden. Toiminnan myöhemmissä vaiheissa perustilaselvityksen lähtötilanne toimii vertailutasona toiminnan seurannalle, toiminnasta aiheutuvien vaikutusten arvioinnille ja jälkihoidon tavoitteiden asettamiselle. Tämän vuoksi perustilaselvityksen tulee painottua niihin tekijöihin/olosuhteisiin:

1. joiden tilaan tulevalla kaivostoiminnalla voi olla vaikutusta (esim. vesien ja/tai maaperän laatu, pinta- ja pohjavesien pinnan korkeudet, virtaamat ja virtaussuunnat, lähteet, alueen väestö tai eliöstö, arvokkaat elinympäristöt, maankäyttö), tai
2. jotka voivat olla merkittäviä vaikutusten muodostumisen kannalta (esim. maa- ja kallioperän hydrogeologiset ominaisuudet, pinnan muodot, sadanta ja tuulen suunta; vrt. toiminnan päästöt ja vaikutukset)

Esimerkiksi vesien ja maaperän kemiallisten ja fysikaalisten kuvausten tulee kattaa alueen perustila kaiken toiminnan mahdollisesti aiheuttaman kuormituksen (esim. haitta-aineet, ravinteet, kemikaalit, säteily) tai ympäristöön kohdistuvien laatumuutosten osalta. Lisäksi perustilaselvityksessä yksi keskeisimpiä asioita on tehdä riittävät maa- ja kallioperätutkimukset kaivannaisjätteiden läjitysalueiden sijoittamisen pohjaksi. Perustilaselvitykseen liitetään usein arvio muodostuvien jätteiden, erityisesti sivukivien ympäristökelpoisuudesta kairaustietojen perusteella. Perustilaselvityksen laajuus suhteutetaan hankkeen laajuuteen.

Perustilaselvitys sisältää yleensä kuvaukset suunnitellun toiminta-alueen ja sen vaikutusalueen:

• luonnontilasta (mm. maisema, pinnanmuodot ja -korot, luontotyypit, kasvillisuus, eläimistö, linnusto),
• ilmastosta ja ilman laadusta,
• geologiasta ja ympäristön laadusta (mm. maa- ja kallioperän rakenne, geokemia ja hydrogeologiset ominaisuudet; sammalten, humusten ja vesisedimenttien geokemiallinen koostumus),
• pinta- ja pohjavesistä (mm. valuma-alueet, pohjavesialueet, hydrologia ja hydrogeologia, geokemiallinen ja fysikaalinen laatu, vedenkäyttö, vesialueiden käyttö ja kalastus, arvio vastaanottavan vesistön kantokyvystä),
• maankäytöstä ja kulttuuriympäristöstä (mm. maankäyttötyypit, yhdyskuntarakenne, kiinteistöt ja infrastruktuuri, kaavoitus, liikenne, luonnonvarojen hyödyntäminen),
• suojelusta (esim. suojelualueet ja suojeluperusteet), ja
• sosio-ekonomista oloista (mm. väestömäärä ja -rakenne, asuminen, elinolot, viihtyisyys, palvelut, elinkeinotoiminta).

Uraanin tai uraania sisältävien esiintymien louhintaan tähtäävillä hankkeilla perustilaselvityksen tulee kattaa myös alueen radiologinen perustila (uraanin ja muiden radionuklidien esiintyminen ympäristössä sekä säteilytasot).

Perustilaselvityksen sisältöä on kuvattu tarkemmin mm. kaivostoiminnan YVA-oppaassa (Salminen et al. 2000) ja Kaivoksen sulkemisen käsikirjassa (Heikkinen et al. 2005). Perustilaselvitys toimii yleensä pohjana YVA-lain mukaisessa ympäristövaikutusten arviointimenettelyssä sekä ympäristölupahakemuksessa. Liitteessä 4 on esitetty esimerkki perustilaselvityksen sisällysluettelosta.

Ympäristövaikutusten selvittäminen

Lainsäädäntö edellyttää toiminnan ympäristövaikutusten selvittämistä kaivoshankkeissa ennen toiminnan aloittamista (mm. YSL 86/2000 5 §, YSA 9 § ja 11 §, LSL 1096/1996 65 §, YVA-laki 468/1994, KaivosL 621/2011). Tämä velvollisuus perustuu ympäristönsuojelulaissa määriteltyyn yleiseen, jokaista toiminnanharjoittajaa koskevaan selvilläolovelvollisuuteen toiminnan ympäristövaikutuksista, ympäristöriskeistä ja haitallisten vaikutusten vähentämismahdollisuuksista (YSL 5 §).

Ympäristövaikutusten arviointi voi olla ajankohtaista jo malminetsintähankkeissa, jos esimerkiksi toimitaan Natura 2000-verkostoon kuuluvalla tai ehdotetulla alueella tai niiden läheisyydessä, jos malminetsinnässä muodostuu maa- ja kiviainesjätteitä (KaivosL 621/2011), tai jos etsintävaiheessa tehdään koelouhintaa ja/tai -rikastusta (vrt. Mustonen et al. 2007). Muutoin vaikutukset arvioidaan yleensä viimeistään ympäristölupahaun yhteydessä.

Tehtävien selvitysten laajuus riippuu toiminnan mittakaavasta. Malminetsintähankkeissa vaikutukset arvioidaan kaivannaisjätteiden jätehuoltosuunnitelmissa ja pienemmissä kaivoshankkeissa osana ympäristölupahakemusta, mutta laajemmissa hankkeissa toteutetaan YVA-lain mukainen YVA-menettely.

Ympäristövaikutusten arviointi

Ympäristövaikutusten arviointi tulee kaivoshankkeissa kyseeseen viimeistään ympäristölupaa haettaessa. Toiminnan laajuudesta riippuen vaikutukset arvioidaan joko osana kaivannaisjätteen jätehuoltosuunnitelmaa (osa malminetsintähankkeista) tai ympäristölupahakemusta, tai ympäristölupahakemusta edeltävässä erillisessä YVA-menettelyssä. Arvioitavien ympäristövaikutusten tulee sisältää sekä luonnonympäristöön, kulttuuriympäristöön että ihmisiin ja yhteiskuntaan kohdistuvat välittömät ja välilliset vaikutukset, jotka voivat olla joko positiivisia tai negatiivisia. Arvioinnin tulee kattaa koko kaivoshankkeen elinkaaren aikaisten vaikutusten tarkastelu kaivoksen elinkaaren rakentamisvaiheesta sulkemiseen ja jälkihoitoon asti.

Onnistuneen ympäristövaikutusten arvioinnin tekeminen edellyttää riittävää kuvausta alueen perustilasta sekä täsmällistä suunnitelmaa toteutettavan kaivoshankkeen tuotantoprosessista (mm. louhinta, rikastusprosessit, muodostuvat päästöt, elinkaari). Toiminnan ympäristövaikutuksia ei voida arvioida riittävällä tasolla, jos toimintasuunnitelma ja tiedot päästöjen laadusta ja määrästä ovat puutteellisia.

Ympäristövaikutusten arviointi on tärkeä osa koko hankkeen toteuttamisen suunnittelua, sillä vasta ennakoitujen ympäristövaikutusten perusteella voidaan suunnitella ja toteuttaa toimet, joita tarvitaan haitallisten ympäristövaikutusten ehkäisemiksi tai rajoittamiseksi. Esimerkiksi kaivannaisjätteiden läjitysalueille tarvittavien rakenteiden ja vesienhallintajärjestelmien suunnittelu edellyttää kaivannaisjätteiden ympäristökelpoisuuden karakterisointiin perustuvaa ympäristövaikutusten arviointia. Riskinhallintatoimien kohdistamisessa voidaan käyttää apuna ympäristöriskinarviointia.

Kaivoshankkeissa keskeisiä arvioitavia ympäristövaikutuksia ovat mm.:

• Kaivosalueen rakentamisen vaikutus maisemaan, alueen luonnonoloihin, maankäyttöön ja hydrologiaan, sekä vesien, ilman ja maaperän laatuun
  • Maarakennustyöt, louhinnan valmistelu, infrastruktuurin rakentaminen, kuljetus- ja voimajohtoyhteyksien rakentaminen, liikenteen, melun ja pölyn lisääntyminen, maamassojen läjittäminen
• Louhinnan ja murskauksen päästöt ja niiden vaikutukset ihmisiin ja alueen ympäristöön
  • Melu, pöly, tärinävaikutukset
  • Kuivanapitopumppauksen vaikutukset alueen vesipintoihin ja vesien virtaussuuntiin sekä vesien käytölle ja alueen elinympäristöille
  • Louhinnan ja räjähdysaineiden käytön vaikutukset vesien laatuun
• Rikastuksen ja rikasteen varastoinnin päästöt ja niiden vaikutukset ilman, maaperän ja vesien laatuun
  • Muodostuvat prosessi-/jätevedet, rikastuskemikaalien vaikutukset vesiin, pölyäminen
  • Bioliuotuksen ja kemikaalikäsittelyn ilmapäästöt
• Vesien hallinta- ja ohjausjärjestelyt (raakaveden otto, jätevedet, kuivanapitovedet)
  • Vaikutukset vesien laatuun, määrään, virtaussuuntiin, ja virkistyskäyttöön
• Kaivannaisjätteiden läjityksen ja loppusijoittamisen päästöjen vaikutukset ilman, vesien ja maaperän laatuun
  • Kaivannaisjätteiden karakterisointi, valuma- ja suotovesien laatu (ml. rikastuskemikaalien jäämät)
  • Pölyäminen
• Kemikaalien käyttö ja varastointi
  • Vaikutukset vesien, maaperän ja ilman laatuun (kemikaalijäämät vesissä, kemikaalivuodot varastoinnissa tai kuljetuksessa)
• Liikenne- ja kuljetukset
  • Melu- ja pölyvaikutukset, päästöt ilmaan, päästöt maaperään
• Hankkeen vaikutukset ihmisiin, yhteiskuntaan ja kulttuuriympäristöön
  • Päästöjen vaikutukset terveyteen
  • Maankäytön muutosten vaikutukset elinkeinoihin, virkistyskäyttöön, luonnonvarojen hyödyntämiseen, rakennettuun ympäristöön ja kiinteistöihin sekä niiden arvoihin
  • Vaikutukset sosiaaliseen ympäristöön (esim. väestö, elinkeinot ja palvelut, asuminen, koettu turvallisuus ja viihtyisyys, työllisyys)
• Kaivostoiminnan lopettaminen ja kaivosalueen sulkeminen
  • Sulkemistoimenpiteiden vaikutukset
  • Alueelle jäävistä rakenteista aiheutuvat vaikutukset, erityisesti kaivannaisjätteiden läjitysalueet ja vedellä täyttyvät louhostilat; vaikutukset vesien laatuun, sortumavaarat
  • Vaikutukset alueen maankäyttöön ja maisemaan.

Vaikutusten arvioinnin pohjaksi tarvitaan monia erillisselvityksiä ympäristön tilasta sekä toiminnassa muodostuvista päästöistä ja niiden leviämisestä. Kaivoshankkeissa tyypillisiä selvityksiä ovat esimerkiksi:

• Perustilaselvitys
• Luontoselvitykset ja -kartoitukset (kasvillisuus, luontotyypit, eläimistö, linnusto, vesiekologia, kalasto, luonto- ja suojeluarvot, luonnon monimuotoisuus); elinympäristömuutosten arviointi
• Muodostuvien kaivannaisjätteiden ympäristökelpoisuuden karakterisointi ja läjitysalueisiin liittyvien päästöjen arviointi
• Rikastuskemikaalien ympäristötietojen ja käyttöturvallisuustiedotteiden kokoaminen
• Arviot/laskelmat louhoksen kuivanapitopumppauksen kuivatuskartion laajuudesta, sekä kuivanapitopumppausvesien määrästä ja laadusta
• Arvio muodostuvien jätevesien määristä ja laadusta sekä vastaanottavan vesistön sietokyvystä
• Vesitaselaskelmat ja virtaamamuutosten arviointi
• Laskelmat haitta-aineiden kulkeutumisesta vesissä
• Arviot/laskelmat/mallinnukset pölyn ja kaasupäästöjen (ml. pakokaasujen) laadusta ja leviämisestä
• Maisema-analyysi
• Melumallinnus
• Tärinälaskelmat
• Arvio kuljetus- ja liikennemääristä, onnettomuustarkastelu
• Paikalliselle väestölle suunnatut haastattelu- ja kyselytutkimukset sosiaalisten vaikutusten arvioimiseksi.

YVA-menettelyssä tulee hankkeen toteuttamiselle esittää vaihtoehtoja toiminnan ja ympäristön kannalta kokonaisedullisimman ratkaisun löytämiseksi. Kaivoshankkeissa toteutusvaihtoehtoja voidaan esittää esim.:

• kaivos- ja rikastustoimintojen sijoittamiselle yhteen tai erillisiksi (malmin kuljetus muualle rikastettavaksi)
• toiminnan päätoimintojen (rikastamoalue, sivukivien ja rikastushiekan läjitysalueet) sijoittamiselle kaivosalueelle
• malmin rikastuksen ja rikasteen jatkojalostuksen toteuttamiselle
• vesien hallinnalle (raakaveden ottaminen, jätevesien johtaminen)
• kuljetusten järjestämiselle (kuljetusten toteuttaminen, kuljetusreitit).

Kaivoshankkeiden YVA-menettelyä ja YVA-arvioinnin sisältöä on kuvattu yksityiskohtaisemmin Salminen et al. (2000) julkaisussa. Lisäksi esimerkiksi Stakes ja Sosiaali- ja terveysministeriö ovat julkaisseet oppaita ihmisiin kohdistuvien ja sosiaalisten vaikutusten arvioinnista (esim. Juslen 1995, Sosiaali- ja terveysministeriö 1999, Kauppinen & Tähtinen 2003, Nelimarkka & Kauppinen 2007). Esimerkkejä kaivostoimintaan liittyvistä viime aikoina toteutetuista ja vireillä olevista YVA-menettelyistä on nähtävillä ympäristöhallinnon ja ELY-keskusten verkkosivuilla (Suomen ympäristökeskus 2010b, Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskus 2011).

Natura-arviointi

Natura-arviointi laaditaan kaivoshankkeissa, joiden toiminta-alue sijaitsee valtioneuvoston Natura 2000 -verkostoon ehdottomalla tai verkostoon sisällytetyllä alueella, niiden läheisyydessä tai yläjuoksulla alueeseen nähden. Arvioinnilla varmistetaan, ettei kaivoshankkeesta ole haitallisia vaikutuksia Natura-alueen suojeluperusteisiin. Arviointi laaditaan joko malminetsintälupaa tai viimeistään kaivos- tai ympäristölupaa haettaessa (Söderman 2003, Idman et al. 2007). Jos kaivoshankkeelle tarvitaan myös YVA-menettely, tehdään Natura-arviointi yleensä osana YVA-menettelyä (Söderman 2003).

Ennen varsinaista Natura-arviointi- ja lausuntomenettelyä voidaan tehdä Natura-tarveharkinta, jonka tarkoituksena on selvittää tarvitaanko hankkeessa varsinaista Natura-arviointi- ja lausuntomenettelyä. EY-tuomioistuimen päätöksissä on aina edellytetty Natura-arviointia, ellei ole varmuutta, ettei Natura-alueelle aiheudu vaikutuksia (Ylitulkkila et al. 2009). Kaivoshankkeissa laaditaan varsinainen Natura-arviointi käytännössä yleensä suoraan.

Natura-arvioinnissa esitetään yksityiskohtainen arvio kaivostoiminnan vaikutuksista Natura-alueen niihin luonnonarvoihin, joiden suojelemiseksi alue on sisällytetty Natura 2000 -verkostoon. Suojeluperusteet ovat joko luontotyyppejä ja/tai lajien elinympäristöjä (ns. SCI-tai SPA-alueet). Arviointi tehdään luontotyyppi- ja lajikohtaisesti arvioiden kaivoshankkeen eri toteutusvaihtoehtojen välittömät ja välilliset, lyhyen ja pitkän aikavälin yksittäiset ja yhteisvaikutukset suojeltaviin luontoarvoihin (ml. luontotyyppeihin ja eliöiden kasvu- ja elinoloihin tai niiden pinta-alaan vaikuttavat tekijät) ja Natura-alueen eheyteen (ts. alueen ekologisen rakenteen ja toiminnan elinkelpoisuuteen) eri elinkaaren vaiheissa (esim. EC 2001, Söderman 2003). Lisäksi kuvataan toimet haitallisten vaikutusten ehkäisemiseksi tai vähentämiseksi ja esitetään menetelmät vaikutusten seurannan järjestämisestä. Keskeistä on arvioida vaikutusten merkittävyyttä. Arviointi kohdistetaan tavallisesti sille osalle Natura-aluetta, johon kaivoksen vaikutusalue ulottuu.

Natura-arvioinnin pohjaksi Natura-alueesta tehdään kasvillisuus- ja luontotyyppikartoitukset sekä linnustoselvitys tai käytetään olemassa olevia kartoitustietoja. Arvioinnissa tarvitaan lisäksi perustilaselvityksessä ja ympäristövaikutusten arvioinnissa tuotettuja tietoja alueen ympäristön tilasta sekä kaivostoimintojen vaikutusten laadusta ja laajuudesta (esim. melu- ja pölymallinnuksen tulokset).

Kaivoshankkeiden Natura-arvioinnissa tyypillisesti arvioitavia vaikutuksia voivat olla esim.

• kaivosalueen kokonaisvaltaisen muuttumisen ja kaivostoimintojen (louhosalue, teollisuusalue, kaivannaisjätteiden läjitysalueet) sijoittumisen vaikutus lajeihin ja niiden elinympäristöihin
• louhosalueen kuivanapitopumppauksen sekä muiden vesienohjausjärjestelyjen vaikutus alueen pohja- ja pintavesien pinnan korkeuksiin (esim. vesialueiden kuivuminen, muutokset virtaamissa tai virtaussuunnissa) ja sitä kautta lajien elinympäristöihin
  • kartiotarkastelu; maa- ja kallioperän hydrogeologia ja ruhjetulkinnat
• ilmapäästöjen vaikutusten arviointi
  • louhimisesta, murskaamisesta, kiviaineksen kuljetuksesta, liikenteestä, sekä maamassojen siirtämisestä ja varastoinnista (sivukivet, maanpoistomassat, malmin välivarastot, rikastushiekka-alueet) aiheutuvan pölyämisen (suorat ja epäsuorat) vaikutukset lajeihin ja elinympäristöihin (pölyn leviämisen ja laadun arvioiminen)
  • liikenteen ja työkoneiden kaasumaisten päästöjen (SO2, NO2) vaikutukset lajeihin ja elinympäristöihin (kaasujen laatu ja leviäminen)
  • malmiprosessoinnin ilmapäästöjen vaikutus lajeihin (kaasujen laatu ja leviäminen)
• kaivosalueen valumavesien, sivukivi- ja rikastushiekka-alueiden suoto- ja valumavesien, vesivaraston ja louhoksen ylitevesien vaikutukset lajien elinympäristöihin
  • vesien laatu ja määrät
• rakentamisen ja toiminnan aikaisen melun häiriövaikutukset Natura-lajeihin
• lisääntyvän liikenteen ja infrastruktuurin vaikutukset;
  • rakennettavan infrastruktuurin (kuljetusyhteydet, voimalinjat) alle ja läheisyyteen jäävät alueet
  • päästöt ja melu
• kaivoshankkeen rakentamisen ja toiminnan suorat häiriövaikutukset linnustoon.

Natura-arvioinnin laajuuteen ja tarkkuuteen vaikuttavat mm. kaivostoiminnan suuruusluokka ja luonne, Natura-alueiden etäisyys kaivoshankkeesta sekä Natura-alueen suojeluperusteiden ominaisuudet ja arvo (vrt. Söderman 2003). Natura-tarvearvion ja -arvioinnin sisältöä on kuvattu mm. Euroopan komission laatimassa ohjeessa (EC 2001) ja Södermanin (2003) kokoamassa oppaassa.

Kaivostoimintaan liittyviä Natura-arviointeja on viime vuosina tehty esim. Kevitsan monimetallikaivoshankkeessa, Soklin fosforikaivoshankkeessa sekä Vaaralammen vuolukivihankkeessa. Kevitsan ja Soklin hankkeissa Natura-arviointi tehtiin ympäristöluvan hakemista varten YVA-menettelyn kanssa samanaikaisesti, mutta erillisinä selvityksinä (Jokimäki & Hamari 2007, Ylitulkkila et al. 2009). Vuolukivihankkeessa arviointi laadittiin kaivospiirihakemusta varten.

Esimerkkejä kaivoshankkeissa tehdyistä Natura-arvioinneista

	Kevitsan monimetallikaivoshanke	Soklin fosforikaivoshanke	Vaaralammen vuolukivikaivoshanke
Natura-arvioinnin vaihe	Erillisenä YVA-menettelyn yhteydessä ympäristölupaa varten	Erillisenä YVA-menettelyn yhteydessä ympäristölupaa varten	Kaivospiiriin hakeminen
Etäisyys Natura-alueesta/alueista	Osa Natura-alueesta kaivoksen vaikutusalueella (>0,5 km etäisyydellä); osa tieliikennevaihtoehdoista kulki toisen Natura-alueen tieyhteyksiä pitkin	Neljä Natura-aluetta kaivos-hankkeen vaikutusalueella	Osa Natura-alueesta suunnitellulla kaivospiirialueella
Tehdyt selvitykset	YVA-menettelyä varten tehdyt selvitykset ja Natura-arviointia varten tehdyt lisäselvitykset: kasvillisuusselvitys ml. luontotyyppikartoitus linnustoselvitys kalastotuskimuksia liikenneselvitys ja vesistö- ja maaperä-tutkimuksia	YVA-menettelyä varten tehdyt selvitykset ja Natura-arviointia varten tehdyt lisäselvitykset: luontotyyppi-inventoinnit kasvilajien esiintymätiedot kartta- ja ilmakuva-aineistot olemassa olevat kasvillisuus- ja luontoselvitykset geologiset ja limnologiset sevlitykset hankkeen vaikutuksista pinta- ja pohjavesiin, sekä pöly- ja meluvaikutusten mallinnukset	Olemassa olevat selvitykset luontotyyppi- ja kasvillisuusinventoinnit lajikohtaiset tiedot mm. ekologiasta alueen perustilaselvitys, ja turvetutkimukset ja suoalueiden määrittely
Arvioinnin toteutus	Vaikutukset arviointiin Natura-alueiden suojeltuihin luontotyyppeihin ennen ja jälkeen vaikutusten vähentämiseksi suunniteltuja toimenpiteitä.	Hankkeen suorat ja välillist vaikutukset arviointiin Natura-alueiden suojeluperusteisiin hankkeen eri elinkaaren eikaisten toimintojen suhteen YVA-enemmetyllä kuvattujen toteutusvaihtoehtojen osalta. Arviointi sisälsi kuvauksen vaikutuksia lieventävistä toimenpiteistä sekä arvion vaikutuksista ennen ja jälkeen lievennystoimia.	Hankkeen välittömien ja välillisten vaikutusten arviointi Natura-alueen suojeluperusteisiin toiminnan elinkaaren eri vaiheissa.
ELY-keskuksen lausunto	Lisäselvityksiä edellytettiin ennen ympäristölupakäsittelyitä mm. kasvillisuusinventointeihin melututkimuksiin ilmapäästöjen mallintamiseen, ja luontotyyppeihin kohdistuviin vaikutuksiin.	Ympäristökeskus piti arviointia joidenkin toteutusvaihtoehtojen osalta riittävinä, mutta arviointiin kaivattiin täydennystä mm. vaikutusten ja niiden merkittävyyden arvioimiseen, ja vaikutusalueen määrittelyyn Joidenkin toteutusvaihtoehtojen vaikutukset olivat arvioitu riittämättömästija niiden osalta Natura-arviointia tuli täydentää. Osan toteutusvaihtoehdoista katsottiin merkittävästi heikentävän Natura-alueiden soujelu-tavoitteita, ja niiltä osin lupaa ei lausunnon mukaan tullut myöntää hankkeelle.	Ympäristökeskus katsoi, ettei Natura-alueelle kohistuva luontoarvojen heikentyminen ole merkittävää
Viitteet	Jokimäki&Hamari 2007 Lapin ympäristökeskus 2007	Ylitulkkila et al. 2009 Lapin ympäristökeskus 2009	Nikkarinen 2004 Itä-Savon ympäristölupavirasto 2007

Ympäristöriskinarviointi

Riskinarviointi on prosessi, jossa tunnistetaan tietty vaara ja määritetään todennäköisyys sen toteutumiselle. Vaaran suuruutta kuvaa haitta-vaikutuksen vakavuus. Riskinarvioinnissa pyritään ennustamaan tieteellisten menetelmien pohjalta tulevaisuudessa ilmeneviä haittoja. Menettelyn merkittävin hyöty on, että riskien hallintatoimet voidaan kohdistaa tutkittuun (mallinnettuun) tietoon pohjautuen. Epävarmuuden vallitessa ja ilman riskinarviointia riskien hallinnointi toteutetaan varovaisuusperiaatteen mukaan, jolloin hallintatoimet voidaan suunnata väärin suhteessa todelliseen haittaan.

Nykymallin mukainen integroitu ympäristöriskinarviointi käsittää sekä terveysriskien että ekologisten riskien arvioinnin (esim. Nikkarinen et al. 2008). Kemiallisten aineiden terveysriskinarviointi sisältää perinteisesti seuraavat osiot: 1) vaaran tunnistaminen (hazard assessment), 2) annos-vasteen kuvaus (dose-response), 3) altistumisen arviointi (exposure assessment) ja 4) riskinluonnehdinta (risk characterisation). Näistä kaksi ensimmäistä kuvaavat aineen/altisteen ominaisuuksia, altistumisen arviointi tilannetta, jonka suhteen riskiä arvioidaan, ja riskinluonnehdinta kuvaa varsinaisen riskin (suuruuden). Vastaavaa menettelyä hyödynnetään myös muiden altisteiden riskinarvioinnissa.

Ekologisessa riskinarvioinnissa (ERA) haitta on eliön kannalta negatiivinen tapahtuma, joka johtaa eliön elinkelpoisuuden vähenemiseen. Ekologiset riskit voivat ilmetä eri tasoilla (solu-eliö-populaatio-yhteisö-ekosysteemi), mutta riskinarvioinnissa mielenkiinnon kohteena ovat yleisesti laajat, koko ekosysteemin rakenteeseen ja toimintaan kohdistuvat haitalliset vaikutukset. Käytännössä ERA:ssa keskitytään ekotoksikologisiin vaikutuksiin, jotka ovat yleensä helpommin arvioitavissa kuin ekologiset vaikutukset.

Kaivostoiminnassa ympäristöriskinarviointi voi tulla ajankohtaiseksi ja tarpeelliseksi missä tahansa toiminnan elinkaaren vaiheessa. Riskinarviointia voidaan käyttää esimerkiksi ympäristövaikutusten arvioinnin tai kaivossuunnittelun yhteydessä riskinhallintatoimien kohdistamisessa. Kaivostoiminnan ympäristöriskinarvioinnin menettelyksi ei toistaiseksi ole vakiintunutta käytäntöä, ja riskinarvioinnissa tarvittava taso ja laajuus määritelläänkin yleensä kohdekohtaisesti. Riskien kartoitus on hyvä tehdä kaikissa kohteissa vaarakohteiden tunnistamiseksi ja riskien hallintatarpeen alustavaksi arvioimiseksi.

Riskien kartoittaminen ja karkean tason riskiluokittelu voidaan tehdä esimerkiksi seuraavilla menetelmillä:

• potentiaalisten ongelmien analyysi (vaarat tunnistetaan ja luokitellaan ideoiden hakumenetelmällä aivoriihityyppisenä ryhmätyönä)
• systemaattinen syy-seuraussuhde analyysi (kustakin toiminnasta ja päästölähteestä tehdään oma prosessikaavio, jonka pohjalta arvioidaan haitallisen aineen mahdollinen kulkeutuminen ja altistusskenaario)
• poikkeamatarkastelu (tarkastelussa etsitään kuviteltavissa olevat poikkeustilanteet, jotka voivat aiheuttaa muutoksia normaalisuureisiin).

Eri menetelmiä on kuvattu tarkemmin mm. Kaivoksen sulkemisen käsikirjassa (Heikkinen et al. 2005). Kaivoshankkeissa etenkin poikkeustilanteissa ympäristölle onnettomuusvaaraa aiheuttavia riskikohteita voivat olla esimerkiksi:

• jätealtaiden patorakenteet
• rikastus- ja kasaliuotuskasojen pohjarakenteet
• tarvekemikaalien säilytyspaikat
• pölyämisalttiit rikastushiekka- ja sivukivikasat.

Esimerkki kaivosympäristön yleisen tason käsitteellisestä integroidusta riskimallista.

Normaalitilanteen kohteellinen riskinarviointi toteutetaan yleensä vaiheittain siirtyen tarpeen mukaan karkean tason arvioinnista yksityiskohtaisempaan arviointiin. Arviointi aloitetaan kokonaistilanteen hahmottamisesta ja ongelman määrittelystä. Ongelman määrittelyä varten kootaan kohteesta saatavilla oleva tieto. Seuraavaksi määritellään arvioinnin rajaukset, kuten alue, ajanjakso ja arvioitavat riskit. Määrittelyn tueksi laaditaan käsitteellinen riskinarvioinnin kokonaismalli, jolla kuvataan yhteyksiä vaaran aiheuttajasta altistuksen kautta altistuvaan kohteeseen. Kokonaismallissa vaaran ja ympäristöpitoisuuksien syntyyn liittyvät tekijät ovat yhteisiä ekologiselle ja terveysriskinarvioinnille. Kohdearviointiin sisältyvät yleensä seuraavat työvaiheet:

• Tiedon keruu alueesta
  • historiatiedot, kartat, kuormittavat aineet
• Mittaustiedon keruu alueelta
  • päästöt, maaperä, pohja- ja pintavesi, eliöstö
• Kriittisten aineiden valinta
  • ominaisuus ja pitoisuustiedot
• Kriittisten aineiden kulkeutumisen arviointi
  • ympäristöolosuhteet ja aineiden mobiilisuus
• Altistuksen arviointi
  • altistusreittien ja altistuskohteiden valinta
• Vaikutusten arviointi
  • annos-vaste-yhteys
• Riskin luonnehdinta
  • riskin kuvaus ja todennäköisyys.

Kokonaismalli voidaan laatia kaivostoiminnan elinkaaren eri vaiheissa, kuten toiminnan suunnittelun, kaivostoiminnan sekä kaivoksen sulkemisen ja jälkihoidon aikana.

Käsitteellisestä mallista voidaan tarvittaessa edetä laskennalliseen malliin, jolla tuotetaan numeerista tietoa haitta-aineen kulkeutumisesta päästölähteestä väliaineen kautta kohde-eliöstöön tai -ihmiseen. Malliin valitaan kohdekohtaisesti relevantit altisteet ja elementit. Muuttujien määrittelyn on suositeltavaa sisältää laskentamallissa kolme osaa: kausaliteetti (causality), tiedot (data) ja laskentakaavat (formula). Laskentamallin tuotoksena saadaan altistumistasoista arvio, jonka perusteella tehdään riskinarvio. Arviossa saatua pitoisuutta verrataan yleensä haitattomaksi oletettuun pitoisuuteen tai annokseen. Vertailu osoittaa toteutuvan altistumisen ja vaaraa aiheuttavan pitoisuuden tai annoksen välille jäävän turvamarginaalin suuruuden. Kaivoshankkeissa laskennallisen riskinarvioinnin pohjana voidaan käyttää esimerkiksi FINMERAC-hankkeessa (Nikkarinen et al. 2008) kehitettyä integroitua metallipäästöjen kohdekohtaista riskinarvioinnin kokonaismallia.

Kaivostoiminnassa keskeisiä haitta-aineita ovat metallit. Metallien riskinarvioinnin menetelmäkehitystä on tehty viime vuosina laajasti EU:ssa mm. MERAG- ja HERAG- projekteissa (ICMM 2007, EBRC 2008).

Hyvän riskinarvioinnin ominaisuuksia ovat:

• Selkeät tavoitteet ja rajaus
• Läpinäkyvyys ja vertailukelpoisuus
• Ymmärrettävyys ja informatiivisuus
• Sidosryhmien sitouttaminen ja heidän näkemystensä huomioiminen
• Alkuperäisaineiston saatavuus
• Prosessin reiluus
• Loppukäyttäjän hyväksyttävissä olevat lähtökohdat ja -oletukset.

Nykytilaselvitys

Nykytilaselvityksiä tehdään yleisesti toiminnassa olevilla ja suljetuilla kaivosalueilla. Nykytilaselvityksen tavoitteena on kartoittaa toiminnan nykyhetken mukaiset, toteutuneet ympäristövaikutukset, ja selvittää vaikutusten syitä ympäristöön kohdistuvan kuormituksen vähentämiseksi. Ympäristövaikutusten laadun ja laajuuden arvioimiseksi nykytilaselvityksen tuloksia verrataan perustilaselvitykseen ja alueelta kerättyihin seurantatietoihin.

Nykytilaselvityksen sisältö ja tehtävät tutkimukset määräytyvät tapauskohtaisesti riippuen selvityksen tavoitteista. Selvitys voidaan tehdä joko kokonaisvaltaisena yleiskatsauksena kattaen koko kaivosalueen, tai kohdistuen tietyn ympäristövaikutuksen tutkimiseen ja vähentämiseen. Toiminnassa olevilla kaivoksilla ja vanhoilla kaivosalueilla nykytilaselvitys laaditaan yleensä alueen kunnostuksen sekä jälkihoidon ja/tai toiminnan laajennuksen suunnittelun ja seurannan pohjaksi. Sekä suljetuilla että toiminnassa olevilla kaivoksilla nykytilaselvityksiä on laadittu usein esimerkiksi rikastushiekka-alueiden ympäristökuormituksen selvittämiseksi ja vähentämiseksi.

Nykytilaselvityksiä tehdään myös malminetsintätoimien lopettamisen yhteydessä, erityisesti jos etsinnän aikana on tehty laajamittaisempaa maanpoistoa tai louhintaa. Tällöin tavoitteena on selvittää, onko etsintätoimilla ollut merkittävää vaikutusta alueen ympäristöön, ja millaisia mahdolliset ympäristövaikutukset ovat olleet.

Nykytilaselvityksen sisältöön ja laajuuteen vaikuttaa myös käytettävissä olevan perustilaselvityksen laatu ja laajuus. Pitkään toiminnassa olleilla tai suljetuilla kaivoksilla perustilaselvityksen sisältö voi olla puutteellinen tai se voi puuttua kokonaan. Tällöin nykytilaselvityksessä tarvitaan yleensä laajempia tutkimuksia. Esimerkiksi vanhoilla kaivosalueilla, joilla on havaittu pohjavesien pilaantumista, on usein tarpeen selvittää perusteellisemmin maaperän kerrosjärjestystä ja hydrologiaa pilaantumisen syiden ja kulkeutumisreittien tutkimiseksi.

Nykytilaselvitykset voivat sisältää esim. seuraavanlaisia tutkimuksia:

• Pinta- ja pohjavesi- sekä maaperävaikutusten kartoitus
• Alueen maaperän kerrosjärjestys ja hydrologia
• Jätealueiden fysikaalinen ja kemiallinen nykytilakartoitus (suotovedet, kemiallinen muutunta)
• Vesien keräysjärjestelmän ja puhdistuksen toimivuuden nykytilan kartoitus
• Melun leviämistutkimukset
• Pölyn leviämistutkimukset (ml. sammaltutkimukset)
• Luontoselvitykset
• Vesistötutkimukset
• Sedimenttitutkimukset
• Sivumateriaalien hyödyntämistutkimukset.

Vesipäästöjen laadun ja puhdistustarpeen arviointi

Kaivoksen toimintavaiheessa voi aiheutua päästöjä pinta- tai pohjavesiin erityisesti louhoksen kuivanapitopumppausvesistä, rikastusprosessista sekä rikastushiekan ja sivukiven varastoinnista (suotovedet, selkeytysaltaan vesi). Vesipäästöjen laadun ja määrän selvittäminen ennen toiminnan alkua on yksi keskeisimpiä asioita toiminnan ympäristövaikutusten arvioinnissa ja vaikutusten vähentämistekniikoiden suunnittelussa. Selvitysprosessi etenee karkeasti seuraavasti:

1. Eri päästölähteiden tunnistaminen ja karakterisointi (haitta-aineet),
2. Arvio esiintyvistä haitta-aineista ja niiden liukenemisesta veteen,
3. Laskennalliset arviot haitta-aineiden pitoisuuksista ja kulkeutumisesta vastaanottaviin vesistöihin (veden laatu, vesimäärät, virtaussuunnat, pitoisuudet suhteutettuna paikallisiin virtaamiin),
4. Puhdistustarpeen arviointi vertaamalla laskennallisia pitoisuuksia vastaanottavan vesistön laatuluokitukseen, minimiravinnesuhteisiin ja/tai vesieliöiden ekotoksikologisiin tietoihin (altistuvat eliöt) sekä talousveden laatunormeihin. Lisäksi tulee huomioida myös vastaanottavien vesistöjen sietokyky.

Vesipäästöjen laadun arvioinnin lähtökohtana on päästölähteiden tunnistaminen ja karakterisointi, erityisesti niihin liittyvien haitta-aineiden osalta. Käytännössä tämä edellyttää malmiesiintymän ja muodostuvien kaivannaisjätteiden (sivukivet, rikastushiekka, sakat) kemiallista ja mineralogista karakterisointia sekä rikastus- ja louhintaprosessin ja niissä käytettävien kemikaalien (räjähdysaineet, rikastuskemikaalit, polttoaineet) kuvausta (ks. luku 2.3). Malmin ja kaivannaisjätteiden sisältämät mahdolliset haitta-aineet voidaan tunnistaa määrittämällä alkuaineiden kokonaispitoisuudet. Ennen toiminnan alkua sivukivistä otetaan näytteet esiintymän inventointikairausten yhteydessä ja selvitetään eri pääkivilajien suhteet esiintymässä. Karakterisoinnissa tulee kattaa kaikki muodostuvat sivukivijakeet. Rikastushiekan koostumusta selvitetään puolestaan rikastuskokeiden yhteydessä. Louhosvesien laadun arvioinnissa tulee malmiesiintymän ohella huomioida myös räjähdysaineiden ja polttoaineiden käytöstä sekä mahdollisesta kaivostäytöstä aiheutuvat päästöt. Vastaavasti sivukivistä aiheutuvien päästöjen arvioinnissa tulee huomioida räjähdysainejäämät ja rikastushiekan osalta rikastuskemikaalien jäämät. Käytettävien kemikaalien koostumustiedot saadaan esim. käyttöturvallisuustiedotteista tai tarvittaessa erillisillä kemian analyyseillä. Metallikaivostoiminnan vesipäästöihin liittyvät haitta-aineet ovat tyypillisesti metalleja (esim. Cr, Cu, Pb, Mo, Ni, Zn, V, U, Fe, Al), puolimetalleja (As, Sb), suoloja (esim. sulfaatit, kloridit, syanidit), ravinteita (esim. typpiyhdisteet) ja/tai orgaanisia yhdisteitä (esim. ksantaatit, mineraaliöljyt). Lisäksi metallikaivostoiminnan vedet sisältävät runsaasti maa-alkali- ja alkalimetalleja (esim. Ca, Mg, Na, K) ja etenkin louhosvedet ja kaivannaisjätteiden valumavedet ovat usein happamia. Louhos- ja prosessivedet voivat myös sisältää huomattavia määriä kiintoainetta.

Valumavesien laadun arviointiin/simulointiin ennen kaivostoiminnan alkua on käytettävissä useita eri menetelmiä. Happamien valumavesien muodostumispotentiaalia arvioidaan tyypillisesti staattisilla ja kineettisillä testeillä (ks. Liite 6). Haitta-aineiden liukenemista sivukivistä ja rikastushiekoista arvioidaan myös erillisuuttojen ja liukoisuustutkimusten, mineralogisen koostumuksen ja mineraalien rapautumistietojen, rikastuskokeiden yhteydessä otettujen vesianalyysien sekä geokemiallisen mallinnuksen perusteella (ks. INAP 2009). Lisäksi vertailutietoa toiminnan vesipäästöistä saadaan toiminnassa olevilta tai suljetuilta kaivosalueilta (kemikaalien ja polttoaineiden käyttömäärät, veden laadun seurantatiedot). Esimerkiksi räjähdysaineiden vaikutusta louhoksen kuivanapitopumppausvesien laatuun voidaan arvioida toiminnassa olevien kaivosten räjähdysaineiden käytön ja kaivosveden laadun seurantatietojen perusteella. Kuivanapitopumppausveden sekä sivukivien ja rikastushiekan varastointialueiden suotovesien laadusta saadaan puolestaan vertailutietoa saman malmityypin kaivoksilta, joissa malmi on käsitelty ja prosessoitu malmityypille soveltuvilla menetelmillä (vrt. Plumlee 1999). Perustilaselvityksessä kerätyt tiedot vesien laadusta voivat myös antaa pohjatietoa toiminnan vesipäästöistä, jos alueella esiintyy luontaista kallioperästä aiheutuvaa kuormitusta vesiin.

Vesipäästöjen laatutiedoista lasketaan kuormitus haitta-aineittain päästölähteissä muodostuviksi arvioitavia vesimääriä (mm. kuivanapitopumppausvedet, juoksutusvedet) kohden ja suhteutetaan ne purku- ja kulkeutumiskanavan sekä vastaanottavan vesistön vesimääriin, veden laatuun sekä sietokykyyn. Esimerkiksi louhoksen kuivanapitovesien määrää voidaan arvioida matemaattisilla malleilla, esim. ns. kaivoyhtälöiden perusteella, tai muilta kaivoksilta kerättyjen kokemusten perusteella. Laskennassa tarvitaan kohdekohtaista tietoa sekä pinta- ja pohjavesien osalta mm. vesien valuma-/muodostumisalueista, vesipinnoista, vesitaseista, virtaamista ja virtaussuunnista, alkuperäisestä veden laadusta sekä paikallisista ilmasto-oloista (erityisesti sadanta ja sulamisvesien määrä). Lisäksi tarvitaan tietoa päästölähteiden (rikastushiekka, sivukivet, louhostilat) hydrologisista ominaisuuksista ja mittasuhteista. Kuormituksen laskenta tehdään yksinkertaisimmillaan ns. laimenemiskerroinlaskentana, joka ei ota huomioon haitta-aineiden mahdollista pidättymistä ja/tai uudelleen mobilisoitumista. Laskennassa voidaan käyttää myös monimutkaisempia matemaattisia malleja, kuten virtaus- ja kulkeutumismalleja, joista jälkimmäisillä voidaan simuloida myös haitta-aineiden reaktioita kulkeutumisreitin varrella. Arvioinnin tulisi kattaa myös vuodenaikais-/vuotuiset vaihtelut vesien määrissä ja laadussa.

Kaivostoiminnan päästöistä vesiin ei saisi aiheutua sellaisia haitta-ainepitoisuuksien kasvua tai veden happamuuden tai muiden ominaisuuksien muutoksia, jotka heikentävät merkittävästi vesistön tilaa purkupisteen alapuolella. Suomessa on valtioneuvoston asetuksella vesiympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista (1022/2006), erityisesti sen muutoksella 868/2010, asetettu ympäristölaatunormit, joihin todellisia aiheutuvia pitoisuuksia voidaan verrata. Ympäristölaatunormit koskevat toksisten orgaanisten yhdisteiden lisäksi elohopean, kadmiumin, lyijyn ja nikkelin pitoisuuksia sekä niiden yhdisteitä (868/2010). Mainittujen metallien suurin sallittu pitoisuus järvivedessä on määritetty asetuksen liitteessä ekotoksisuustestituloksiin perustuvan ympäristölaatunormin ja luontaisen taustapitoisuuden summana (EQS, ks. Verta et al. 2010). Laatunormit (liukoiset pitoisuudet) ovat: kadmiumille 0.1 µg/l, nikkelille 21 µg/l, lyijylle vähähumuksisessa järvessä 7.3 µg/l, humuksisessa järvessä 7.4 µg/l, runsashumuksisessa järvessä 7.5 µg/l, kangas- ja savimaiden joissa 7.5 µg/l, turvemaiden joissa 7.7 µg/l, elohopealle vastaavasti 0.20 µg/l, 0.22 µg/l, 0.25 µg/l, 0.20 µg/l ja 0.25 µg/l (868/2010, Liite 1). Kohteissa, joissa pitoisuudet ovat geologisista syistä korkeita, voidaan asetuksen (868/2010) Liitteen 1 asiantuntija-arviolla poiketa asetuksen laatunormin määrittelyssä käytetystä taustapitoisuuksien arvoista (ks. myös Verta et al. 2010).

Vesiekosysteemille haitattomat pitoisuustasot ovat joissain tapauksissa huomattavasti alhaisemmat kuin taso, jolle parhaan käyttökelpoisen tekniikan mukaisilla puhdistuslaitteilla tai -menetelmillä päästään. Esimerkiksi kun nikkelinpäästöjä pienennetään parasta käyttökelpoista puhdistustekniikkaa käyttäen, jää käsitellyn veden nikkelipitoisuus yleensä tasolle, joka on huomattavasti korkeampi kuin ympäristölaatunormi. Tällöin ympäristöluvassa voidaan toiminnanharjoittajan hakemuksesta määrätä em. asetuksen (1022/2006) 6b §:n mukaisesta sekoittumisvyöhykkeestä, jolla yhden tai useamman asetuksen liitteissä tarkoitetun aineen pitoisuus voi ylittää mainitussa kohdassa esitetyn ympäristönlaatunormin, jos muu osa pintavesimuodostumasta on kyseisten normien mukainen. Sekoittumisvyöhykkeen laajuus on rajattava ympäristöluvassa päästölähteen läheisyyteen siten, että se on oikeassa suhteessa pilaavien aineiden pitoisuuksiin päästölähteen kohdalla ja että noudatetaan ympäristön pilaantumisen vaaraa aiheuttavaan toimintaan sovellettavia ympäristönsuojelulain 4 §:n mukaisia yleisiä periaatteita (mm. varovaisuusperiaate, parhaan käyttökelpoisen tekniikan periaate).

Talousveden laatunormeissa (STM 461/2000) on esitetty pitoisuusrajat metalleista mm. antimonille, arseenille, kromille, kuparille, lyijylle ja nikkelille. Laatunormi on tehty talousvesikäyttöä varten, eikä se sinänsä kuvaa suoraan vesistössä hyväksyttäviä pitoisuuksia. Esimerkiksi kuparille annettu kemiallinen laatuvaatimus 2 mg/l aiheuttaa jo monille vesieliöille haitallisia vaikutuksia. Ympäristöluvan hakijan tulisikin selvittää kirjallisuustietojen perusteella kaikkien toiminnasta vesiin johdettavien haitta-aineiden pitoisuustasot, joilla haitallisia vaikutuksia vesistössä ei enää aiheudu. Selvitettäviä aineita kaivostoiminnassa ovat mm. metallit, puolimetallit, sulfaatti, tiosulfaatit, ravinteet, pH, rikastuskemikaalit ja niiden jäämät sekä kiintoaine.

Kaivostoiminnasta aiheutuva typpikuormitus on usein niin suurta, että purkupisteen alapuolella on jatkuvasti käytettävissä ylimäärin typpeä perustuotantoon. Tämä voi aiheuttaa purkupisteen alapuolella mm. leväntuotannon lisääntymistä ja siihen liittyviä haittoja. Selkeimmin vaikutukset näkyvät alueilla, joissa vesistön tuotantoa rajoittavana minimiravinteena on alun perin ollut typpi.

Metallimalmikaivostoiminnan kaivannaisjätteisiin liittyvät ympäristöselvitykset

Kaivannaisjätteiden varastointiin liittyvät ympäristöriskit ovat yksi merkittävimpiä riskejä metallikaivostoiminnassa. Alla olevissa kappaleissa on kuvattu tarkemmin niiden hallinnan suunnitteluun ja toteutukseen liittyviä selvityksiä.

Jätehuoltosuunnitelma

Kaivannaisjätteiden hallinnasta laaditaan ennen kaivostoiminnan aloittamista jätehuoltosuunnitelma, joka liitetään ympäristölupahakemukseen. Jätehuoltosuunnitelmassa on keskeistä kuvata sijoituksen toiminnallinen käyttökelpoisuus huomioiden jätteiden ominaisuudet ja ympäristövaikutusten ennaltaehkäisy sekä niiden hallinta toiminnan aikana ja myös toiminnan jälkeen (VNA 379/2008, 4 §). Jätehuoltosuunnitelmaan liitetään jätealueiden tarkkailu- ja jälkihoitosuunnitelma. Jätehuoltosuunnitelmaa päivitetään tarvittaessa toiminnan aikana, jos jätteiden hallintaan tulee muutoksia, ja yleisemmin ympäristölupahakemusta uudistettaessa.

Jätehuoltosuunnitelman tulee sisältää esim.:

• kuvaukset toiminnassa syntyvistä kaivannaisjätteistä ja niiden kokonaismäärästä,
• kuvaukset kaivannaisjätteiden ominaisuuksista (jätteiden karakterisointi),
• kuvaukset jätealueista (sijainti, topografia), alueen luontaisesta maaperärakenteesta, läjityksen mahdollisista pohja- ja patorakenteista,
• kuvaukset läjitysalueen ympäristön hydrologiasta ja hydrogeologiasta sekä pohja- ja pintavesien tilasta,
• kuvaukset jätealueiden potentiaalisista ja/tai todennetuista ympäristövaikutuksista (maaperä, pohjavesi, pintavesi) sekä niiden ehkäisymenetelmistä, kuten esim.
  • kemiallisen muutunnan estäminen/hidastaminen (potentiaalinen hapon muodostus, haitallisten aineiden potentiaalinen liukeneminen),
  • vesien hallintajärjestelmä, ja
  • pölyämisen torjuntasuunnitelma,
• kuvaus jätealueen luokituksesta (suuronnettomuuden vaaraa aiheuttava jätealue tai muu kaivannaisjätealue),
• kuvaus pelastussuunnitelmasta (ennaltaehkäisyn toimenpiteet, turvallisuusjohtamisjärjestelmä), mikäli jätealue luokitellaan suuronnettomuuden vaaraa aiheuttavaksi jätealueeksi,
• selvitykset jätemäärän vähentämismenetelmistä, jätteen hyötykäytöstä ja hyötykäytön kehittämistavoitteista,
• kuvaukset jätealueen ja jätealueelta poistuvien vesien laadun tarkkailusta toiminnan aikana, sekä
• kuvaukset jätealueen sulkemissuunnitelmasta, jälkihoidosta ja sulkemisen jälkeisestä tarkkailusta (jätealueen vakavuus ja vesien laatu).

Alla olevissa kappaleissa on kuvattu tarkemmin kaivannaisjätteiden karakterisoinnin toteutusta, läjitysalueiden maapohjatutkimuksia ja teknisten ratkaisujen valintaa sekä mahdollisia patorakenteita.

Kaivannaisjätteiden karakterisointi

Kaivannaisjätteiden karakterisoinnin keskeinen tavoite on selvittää jätteen sijoitusta, läjitystekniikkaa ja jälkihoitoa ohjaavia geoteknisiä ominaisuuksia ja niitä fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, joilla on merkitystä myös ympäristövaikutusten hallinnassa ja ennaltaehkäisyssä. Ominaisuuksien määrittämistä ja menetelmien valintaa ohjaavat esiintymän geologiset tiedot, joiden mukaan voidaan tehdä ensiarvio sivukiven ja malmin prosessoinnissa syntyvän mineraalisen rikastushiekkajätteen potentiaalisesta haponmuodostus- ja neutralointikyvystä sekä haitallisena pidettävien alkuaineiden esiintymisestä. Ensiarvion perusteella valitaan kullekin jätejakeelle soveltuvat mineralogian määritys- ja kemian analyysimenetelmät. Kuvassa 26 on esitetty kaavio kaivannaisjätteiden karakterisointimenettelystä.

Kaivannaisjätteiden määrittelyn lähtökohtana ovat taustatiedot malmiesiintymän geologiasta ja kuvaukset malmin louhinnasta sekä malmin rikastuksesta niiltä osin, mistä eri jätejakeet muodostuvat (VNA 717/2009). Esiintymän geologinen kuvaus sisältää tiedot:

• malmimuodostumasta, malmin isäntäkivilajista/kivilajeista,
• malmiesiintymän malmimineralogiasta,
• hydrotermisestä muuttumisesta, ja
• malmiesiintymää rajaavista kivilajeista eli sivukivistä.

Yleistietoihin liitetään kuvaus louhintamenetelmästä ja louhinnassa syntyvistä sivukivistä (raakuista). Toisena osana toiminnan yleiskuvausta on kuvata malmin rikastusprosessi ja siinä syntyvät jätejakeet.

Kaivannaisjätteiden omaisuuksien määrittelyn laajuutta ohjaavat malmiesiintymän ja sitä rajaavien sivukivien sulfidimineralogia ja sulfidisen rikin (ja/tai sulfaattisen rikin) runsaus. Sulfidimineraalikoostumuksen perusteella jätejakeet voidaan jakaa kolmeen ryhmään: ei-sulfidipitoiset jätteet, rautasulfidipitoiset jätteet ja muut sulfidipitoiset jätteet. Kaikkien näiden kaivannaisjätejakeiden peruskarakterisointi sisältää jätemateriaalin mineralogisen ja kemiallisen koostumuksen sekä materiaalin sisältämien kemikaalijäämien määrittämisen (VNA 717/2009).

Jos jäte ei sisällä sulfidista rikkiä tai sen sulfidisen rikin kokonaispitoisuus on alle 0.1 %, eivätkä jätteen haitta-aineiden happoliukoiset pitoisuudet ylitä VNA 214/2007 kynnysarvoja tai alueen ympäristön maaperän taustapitoisuuksia, luokitellaan materiaali pysyväksi jätteeksi (VNA 717/2009 Liite 1, ks myös Luodes et al. 2011). Näistä jätejakeista ei tarvitse tehdä hapontuottomääritystä tai muita kemian lisäanalyysejä, elleivät ne sisällä geologisen alkuperän perusteella rapautumisherkkiä, haitallisia alkuaineita sisältäviä suolamineraaleja tai muita potentiaalisesti haitallisia aineita, joita on jäänyt jätejakeeseen malmin prosessoinnissa. Jätteistä, joiden sulfidisen rikin kokonaispitoisuus ylittää 0.1 %, määritetään lisäksi hapontuottokyky ja neutraloimisominaisuudet. Lisäksi tämän jäteryhmän kivi- ja mineraaliaineksista tunnistetaan neutraloivat mineraalit ja niiden määrät (karbonaattimineraalit, Mg-Ca-valtaiset silikaatit).

Kaivannaisjäteasetuksen (VNA 717/2009) mukaan pysyväksi jätteeksi voidaan luokitella myös sulfidipitoinen, haitta-aineita sisältämätön jäte, jossa sulfidisen rikin kokonaispitoisuus on alle 1 % ja jätteen neutralointi- (NP) ja hapontuottopotentiaalien (AP) suhde on yli kolmen. Luokittelu voidaan tehdä myös kansallinen luettelon perusteella. Julkaisussa Luodes et al. (2011) on esitetty kansallinen luettelo pysyväksi luokiteltaville Suomesta louhittaville sivukiville. Ei-pysyväksi luokittuvien jätteiden karakterisoinnissa tulee lisäksi määrittää haitta-aineiden liukenevuutta ja happamien valumavesien muodostumismahdollisuutta (VNA 717/2009).

Kaivannaisjätteiden karakterisointimenettely

Läjitysalueiden valinta ja suunnittelu

Kaivannaisjätteiden lopulliset sijoituskohteet valitaan perustilaselvityksessä esitetyistä vaihtoehdoista. Sijoituspaikan ja läjitystekniikan valintaa ohjaavat jätteen ominaisuudet ja jäteluokka, sijoituspaikan maaperä- ja hydrogeologiset ominaisuudet sekä sijoituspaikan toiminnallinen käyttökelpoisuus seuraavasti:

• Jätteen hapontuotto- ja neutralointiominaisuudet
• Jätteen sisältämät potentiaaliset haitta-ainepitoisuudet ja liukoisuus lyhyellä ja pitkällä aikavälillä
• Sijoituspaikan ympäristötekijät (turvallisuus, asutuksen läheisyys, luonnon eliöstön suojelutarpeet, muu maankäyttö)
• Läjitysalueen maapohjalle ja pohjarakenteelle asetetut vaatimukset (jäteluokituksen mukaan)
• Maapatojen rakentamistarve
• Potentiaalisten ympäristövaikutusten hallinta ja ennaltaehkäisy (pölyäminen sekä vaikutukset pintaveteen, pohjaveteen ja maaperään/ eliöstöön ja ihmisiin) **Ilmastotekijät mm. tulva-alttius ja sademäärän ajoittainen runsaus
  • Tuulisuus ja pölyalttius (topografia, puuston korkeus)
  • Sijoituspaikan ja patorakenteiden routivuus
  • Asutuksen läheisyys
  • Suojelualueiden läheisyys
• Ympäröivän alueen muu maankäyttö
• Jälkihoitovaateet liittyen pitkäaikaisen hapontuoton ehkäisyyn tai minimointiin ja läjitysalueen pitkäaikaiseen turvallisuuteen
• Jätteiden potentiaalinen hyötykäyttö.

Läjitysalueen suunnittelu ja paikan valinta (mukailtu EC 2009 mukaan)

Kalliopinnan topografian ja irtomaan vedenjohtavuus- ja tiivistymisominaisuuksien perusteella voidaan arvioida pohjaveden virtaussuunta ja sen mahdollinen muuttuminen läjityksen aikana ja toiminnan päättymisen jälkeen. Näillä ominaisuuksilla voi olla vaikutusta myös veden suotautumissuuntiin läjityksessä läjitysalueen sulkemisen jälkeen, mutta myös täytön aikana. Toisaalta hydrogeologisten tietojen perusteella voidaan laatia pohjaveden tarkkailusuunnitelma ja ohjata tarkkailua potentiaalisiin vuotokohteisiin.

Jätealueiden maapohjatutkimukset ja pohjarakenteet

Jätealueiden maapohjatutkimusten tavoitteena on kerätä riittävät maaperätiedot, joiden perusteella kukin jätetyyppi voidaan sijoittaa alueelle, jossa ympäristövaikutukset voidaan minimoida ja hallita (kustannusten minimointi) toiminnan aikana ja myös sen jälkeen. Selvitysten sisältö määräytyy sijoitusalueen laajuuden, jätejakeiden massamäärän ja jäteluokan mukaan (EC 2009). Perustilaselvityksessä esitetään yleensä perustiedot vaihtoehtoisten jätteiden sijoitusalueiden maaperän maalajeista ja muodostumista sekä hydrologiasta (mm. valuma-aluerajat, pintavesien virtaussuunnat), joiden perusteella voidaan valita eri jätetyypeille soveltuvat sijoituspaikat. Jätteiden sijoituspaikkojen lisämaaperäselvitykset sisältävät läjitysalueen maapohjatutkimukset ja läjitysalueiden rakenteisiin (pohjarakenne, patorakenteet) soveltuvien maa-ainesten inventointikartoitukset (Sivonen & Frilander 2001, Leskelä 2009). Tutkimusmenetelminä voidaan maaperäkohteen mukaan käyttää geofysiikkaa (maatutkaluotaus, seisminen mittaus) tai tutkimuskaivantoja ja/tai kairauksia.

Kaivannaisjätteen sijoittamisympäristön kalliopinnan topografian ohjaava vaikutus pohjaveden virtaussuuntaan. Sijoitusalueen maapohja on kantava moreeni kallion päällä. Läjityksen pohjarakenne koostuu vesitiiviistä tai osittain vesitiiviistä luonnon maa-aineksesta (tiivistynyt turve tai tiivistetty turve) tai geotekstiilistä ja/tai muovikalvorakenteesta.

Läjitysalueen maapohjaselvitykset voivat sisältää esimerkiksi seuraavat tiedot:

• irtomaakerroksen paksuus
• kalliopinnan syvyys ja topografia
• maaperän maalajirakenne (maalajivaihtelu ja eri maalajien kerrospaksuudet)
• pohjaveden pinnan syvyys maanpinnasta (+ arvio syvyyden vuodenaikaisvaihtelusta) ja pohjaveden virtaussuunta
• pinta- ja pohjavesien valuma-aluerajat (vedenjakajat)
• maanpinnan topografia ja pintavesien luontaiset virtaussuunnat.

Läjitysalueiden pohjamaan eri maalajeihin ja rakenteisiin käytettävien luonnonmaamateriaalien ominaisuuksiin liittyvät geotekniset tutkimukset sisältävät seuraavia tietoja (Rantamäki et al. 1979, Leskelä 1992 ja 2009):

• raekokojakauma, hienoainespitoisuus (<0.06 mm) ja savipitoisuus (<0.002 mm)
  • näytteestä mitattuna; seulonta, hienoaineksesta sedigraf-määritys (tai areometrimääritys)
• vedenläpäisykyky (vertikaali- ja horisontaalivaihtelu koko läjitysalueen pohjamaasta)
  • näytteestä mitattuna
  • kenttämittaus
• kantavuus- / painumisominaisuudet
  • arvio raekokojakauman mukaan (hienoainespitoisuus, kivisyys / karkea-rakeisen aineksen runsaus)
  • näytteistä mitattu leikkauslujuus / kokoonpuristuvuus (konsolidaatio)
• tiivistymisominaisuudet
  • maalajityypin mukainen arvio (turve, hienorakeinen maalaji /kirjallisuus-arvio)
  • näytteestä mitattuna
• routimisominaisuudet
  • arvio raekokojakauman / hienoainespitoisuuden mukaan
  • kenttämittaus tai tiedot alueen routimistilastosta.

Kaivannaisjätteiden läjityspohjana voi olla luonnon maarakenne tai keinotekoinen pohjarakenne kantavan luonnon maapohjan päällä. Pohjarakenteen valinta kytkeytyy patorakenteiden suunnitteluun ja jätealueen vesien hallintajärjestelmän valintaan. Pohjarakenne voi olla joko täysin vesitiivis, heikosti vettä läpäisevä tai vettä läpäisevä riippuen jäteluokasta. Vettäläpäisevä pohjarakenne soveltuu vain pysyvien (inerttien) jätteiden tai sivutuotteiden sijoitusalueen pohjarakenteeksi. Ei-pysyvän jätteen pohjarakenteen tiiveys ja paksuus määräytyvät jätteen hapontuottoominaisuuksien ja/tai potentiaalisesti haitallisten aineiden esiintymisen ja liukenevuusriskin perusteella. Pohjarakennemateriaalien valinnassa huomioidaan jätealueen laajuus, rakennemateriaalien saatavuus ja hinta sekä jätteen ominaisuudet, kuten jätteen pitkäaikaisen kemiallisen muutunnan mahdolliset ympäristöriskit. Pohjarakennetta koskeva vaatimustaso ratkaistaan lopullisesti tapauskohtaisen harkinnan perusteella ympäristölupahakemuksesta annettavassa päätöksessä. Ympäristönsuojelulain mukaan maaperän ja pohjaveden pilaaminen on kielletty. 5.4.4 Kaivospatorakenteet ja niihin liittyvät selvitykset.

Maapohja- ja materiaalivaihtoehdot erityyppisten kaivannaisjätteiden läjitysalueen pohjarakenteelle Esimerkit koottu olemassa olevista läjitysalueista.

Kaivannaisjäte	Luonnon maapohja (kerrosrakenne)	Pohjarakenne (kerrosrakenne)	Pohjarakenteen tiiveys ja paksuus
Sivukivi
Pysyvä	Hiekkamoreeni tai kallio	rajautuu pohjamaahan	vettäläpäisevä (10^-6 m/s), paksuus 3-10 m
Ei-pysyvä (tavanomainen)	moreeni (ylin) kallio (alin)	tiivistynyt turve* (ylin) tiivistynyt järvilieju (alin) tai tiivistetty turve** (ylin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-12 m/s), paksuus 0.2-0.5 m
Ei pysyvä (tavanomainen	moreeni (ylin) kallio(alin)	tasoitettu, neutralointikykyinen kivilouhe	vettäläpäisevää (10^-3 m/s), paksuus > 1 m
Ei-pysyvä (tavanomainen)	hiekkamoreeni (ylin) kallio (alin)	suojakerros (ylin) HDPE-kalvo (1,5 mm) suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.2-0.3 m
Ongelmajäte	moreeni tai turve (ylin) moreeni (alin)	suojakerros (ylin) HDPE-kalvo (1 mm) + betoonimatto suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s) paksuus 0.2-0.4 m)
Rikastushiekka
Pysyvä	moreeni	rajautuu pohjamaahan	heikosti vettäläpäisevä (10^-7 - 10^-8 m/s), paksuus >= 1 m
Ei-pysyvä (tavanomainen)	moreeni (ylin) kallio (alin)	tiivistynyt turve* (ylin) tiivistynyt järvilieju (alin) tai tiivistetty turve** (ylin)	veitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.3-0.8 m
Ei-pysyvä (tavanomainen)	moreeni tai kallio	kumibitumikermi (ylin) suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.2-0.3 m
Ei-pysyvä (tavanomainen)	hiekkamoreeni (ylin) kallio (alin)	suojakerros (ylin) HDPE-kalvo (2 mm) suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.2-0.3 m
Ongelmajäte	moreeni tai turve (ylin) moreeni (alin)	suojakerros (ylin) HDPE-kalvo (2 mm) tai HDPE-kalvo (2 mm) + betoonimatto suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.2-0.4 m
Vedepuhdistusaltaat (sakkaliete)
Ei-pysyvä (tavanomainen)	moreeni (ylin) kallio (alin)	turve*** (ylin) järvilieju (alin)	vettäläpäisevä, turve toimii suodatinkerroksena
Ei-pysyvä (tavanomainen)	hiekkamoreeni (ylin) kallio (alin)	suojakerros (ylin) HDPE-kalvo (1 mm/ 1.5 mm) suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.2-0.3 m
Ongelmajäte	moreeni tai turve (ylin) moreeni (alin)	suojakerros (ylin) HDPE-kalvo (2 mm) tai HDPE-kalvo (1 mm) + betoonimatto suojakerros (alin)	vesitiivis (10^-9 - 10^-15 m/s), paksuus 0.2-0.4 m

* luonnonturpeen paksuus 0.5-1 m tai >1m, tiivistyessään >= 0.3 m
**tiivistetyn turpeen paksuus vähinkään 0.5 m
***suola-allas, joka toimii kosteikkopuhdistamona

Kaivospatorakenteet ja niihin liittyvät selvitykset

Kaivospatojen rakenteet

Kaivospadot ovat yleensä maa- tai louhepatoja. Betoniset kaivospadot ovat harvinaisempia. Maapadot jaetaan homogeenisiin maapatoihin ja vyöhykepatoihin. Homogeeniset maapadot on pääsääntöisesti rakennettu kokonaan yhdestä, samasta riittävän heikosti vettä läpäisevästä materiaalista. Vyöhykepadot on puolestaan rakennettu useasta eri vedenläpäisevyyden omaavasta materiaalista. Tiivistyskerroksen rakennusmateriaalina on molemmissa patorakenteissa yleisimmin moreeni. Louhetta käytetään yleensä aloituspenkereessä tai vyöhykepadoissa tukipenkereenä. Louhepadon rakentaminen on edullisempaa, mikäli rakennusmateriaalina voidaan käyttää kaivoksen sivukiveä. Kaivosaltaiden patojen korottamisessa voidaan käyttää sivukiveä tai rikastushiekkaa, mikäli ne soveltuvat geoteknisten ja kemiallisten ominaisuuksiensa puolesta rakentamiseen.

Vyöhykepadossa veden virtaus padon lävitse estetään erillisellä tiivistysosalla. Tiivistyskerroksen tulee olla riittävän vettä läpäisemätöntä ja sen tulee kestää sisäistä eroosiota. Tiivistysosa voi sijaita keskellä patoa tai padon altaan puoleisessa osassa märän luiskan pintaan asti (Sivonen & Frilander 2001). Kaivospatojen tiivistysosa sijaitsee käytännössä lähes aina padon altaan puoleisessa osassa märän luiskan pintaan asti. Mikäli vapaavesi on moreenista tehtyä tiivistysosaa vasten, verhoillaan luiska kiviheitokkeella. Padon tiivistysrakenteessa voidaan käyttää olosuhteista riippuen savea, silttiä tai moreenia. Tiivistysrakenteen vedenläpäisevyyden tulee olla pienempi kuin K=10-7 m/s. Materiaalin tulee olla mahdollisimman tasalaatuista ja hyvin eroosiota kestävää (Leskelä 2005).

Tiivistyskerros voidaan myös tehdä keinotekoisesta materiaalista, esim. muovikalvoista tai kumibitumikermistä. Muovin ja kermin alustan täytyy olla riittävän tasainen ja painumaton, jotta kalvo tai kermi ei repeä kuormituksen alaisena. Asennusalustana on usein joko kivetön moreeni, hiekka tai hienomurske (kivituhka). Kivi, jonka läpimitta on suurempi kuin kalvon paksuus, voi aiheuttaa HDPE-kalvossa ajan myötä jännityssäröilyä, joka voi johtaa lopulta kalvon repeämiseen. Asennusalustan ja muovikalvon/bitumikermin väliin olisi hyvä asentaa bentoniittimatto pienentämään vaurioriskiä. Kalvo- ja kermivuotien saumat hitsataan kiinni, jotta saumat ovat tiiviitä. Keinotekoisia tiivistysrakenteita käytetään altaissa, jotka tehdään täysin nestetiiviiksi, esimerkiksi, jos altaaseen varastoidaan happoa tuottavia jätemateriaaleja.

Kemiallisten lietesakkojen varastoinnissa käytettävät altaiden patorakenteet eivät poikkea kovin merkittävästi rikastushiekka-altaiden patorakenteista. Esimerkiksi Talvivaarassa on kaivettu kipsisakka-altaan ja padon pohjalta pehmeät maakerrokset pois ja korvattu ne louheella ja moreenilla. Rakennuspohja on kuivattu pienlouhetäytteisillä salaojilla. Kaivannon pohja ja seinät on verhoiltu suodatinkankaalla ennen louhetäyttöä. Altaan märkäpuoli on vuorattu HDPE kalvolla, jonka alla on bentoniittikerros.

Esimerkki rikastushiekka-altaan/lietesakka-altaan vyöhykepadon rakenteista.

Suodatinrakenteilla suotovedet pyritään johtamaan hallitusti padon lävitse siten, etteivät ne aiheuta sisäistä eroosiota. Vedet kerätään padon kuivalla puolella joko suoto-ojaan tai salaojaan, josta ne joko johdetaan edelleen luontoon tai pumpataan takaisin altaaseen riippuen suotoveden laadusta. Homogeenisen maapadon kuivan luiskan vakavuuden varmistamiseksi ja sisäisen eroosion ehkäisemiseksi patoon on rakennettava erillinen suodatinjärjestelmä.

Suodatinmateriaalina käytetään yleensä hiekkaa tai soraa. Suodatinmateriaalin rakeisuuskäyrän muoto tulisi olla likimain sama kuin suojattavan tiivistysmateriaalin. Hienoainesta (d <0.06 mm) saa olla korkeintaan 5 %. Suodatinmateriaalin vedenläpäisevyyden tulisi olla 10–100 kertaa suurempi kuin suojattavan materiaalin (Leskelä 2005).

Suodattimen sijoitus homogeenisessa maapadossa. (Holm & Leskelä 1979)

Tukipenkereen tehtävänä on yhdessä padon muiden osien kanssa varmistaa padon vakavuus sekä suojata suodatin- ja tiivistysrakennetta. Luiskaverhouksen tarkoitus on suojata tukipengertä sateiden ja aallokon aiheuttamilta vaurioilta. Kaivospadoissa luiskaverhouksena käytetään pääsääntöisesti karkeaa mursketta tai pienlouhetta. Mikäli rikastushiekka-altaissa ei ole vapaata vettä patoa vasten, voidaan luiskaverhouksena käyttää myös moreenia. Katkaisuseinillä voidaan estää liiallinen veden virtaus padon alitse esim. kallion ja padon rajapinnassa. Kaikkia edellä mainittuja rakenneosia ei välttämättä ole kaikissa padoissa.

Tukipengermateriaali ei ole oleellinen maapadon toiminnan kannalta, mikäli tiivistys-, suodatin- ja kuivatusrakenteet sekä luiskien ulkoinen suojaus on hoidettu kunnolla. Tukirakenteena kannattaa käyttää mahdollisimman lujaa ja vettä hyvin läpäisevää materiaalia. Louhetta kannattaa käyttää tukirakenteissa, mikäli sitä on helposti saatavissa.

Patotyypin valinta

Patotyypin valintaan vaikuttavia tekijöitä ovat käytettävissä olevien materiaalien ja padon käyttötarkoituksen lisäksi mm. patopaikan geotekniset olosuhteet, tarvittavat työpatojärjestelyt ja käytettävissä oleva rakennusaika. Mikäli on odotettavissa merkittäviä painumia, ei yleensä ole suositeltavaa valita louherunkoista patotyyppiä, jossa on vino tiivistysosa. Muita patotyypin valinnassa rajoittavia tekijöitä ovat mm. käytettävissä olevan alueen koko, erityiset kuormitusvaatimukset (esim. ylivirtaus), epäedullinen rakentamisaika (talvirakentaminen, sateinen kesä) ja kaivospadoissa yleinen vaiheittainen rakentaminen (Leskelä 2005).

Patotyyppien etuja ja haittoja

Patotyyppi	Etuja	Haittoja
Homogeeninen pato	Selkeä rakentaa, valvonta helppoa tiivistämisen osalta	Suuremmat luiskat, kuivan luiskan vettymisriski
Vyöhykepato	Voidaan käyttää useita materiaaleja erilaisissa olosuhteissa, kokonaismassat pienempipa kuin homogeenisessä rakenteessa, jotkut tyypis sallivat osittaisen talvirakentamisen.	Työn valvonta vaativampaa, materiaalien rajapinnoissa suodatinkriteerit tärkeitä, erilaiset muodonmuutosominaisuudet voivat aiheuttaa ongelmia
Louhepato	Varsinkin keinomateriaaleilla tiivistettynä kestävät mm. nopeiden vedenpinnan vaihteluiden aiheuttamia kuormituksia, pienin tilantarve, erikoisrakentein voidaan sallia ylivirtaus	Vaativat kantavan pohjan, materiaalin hankinta joskus kallista

Kaivospatojen korottaminen

Kaivosaltaiden patoja korotetaan tavallisesti muutaman vuoden välein varastotilavuuden lisäämiseksi. Yleensä korotukset tehdään kaivoksen sivukivellä tai rikastushiekalla, mikäli ne soveltuvat geoteknisten ja ympäristökelpoisuusominaisuuksiensa puolesta korotukseen (ks. luku 5.4.2 ja Liite 6). Korotukset voidaan tehdä myös moreenista. Rikastushiekka ei yleensä ole geoteknisten ominaisuuksiensa (tai ympäristöominaisuuksiensa) puolesta paras mahdollinen rakennusmateriaali, mutta se on usein ainoa taloudellisesti järkevä materiaali, koska kaivoksen lähistöllä ei välttämättä ole esimerkiksi käyttökelpoista moreenia. Jos rikastushiekka on valittu korotusmateriaaliksi, korotukseen käytettävää rikastushiekkaa kaivetaan altaan sisäpuolelta ja nostetaan padon päälle ”kuivumaan” ennen rakentamista. Vaihtoehtoisesti altaan se osa, josta otetaan materiaali rakentamiseen, kuivatetaan ennen materiaalin ottoa. Rikastushiekkaliete pumpataan usein altaaseen padon reunoilta, jolloin karkeampi materiaali jää padon lähelle ja hienompi laskeutuu sisemmäksi altaaseen. Näin padon rakentamiseen on käytettävissä karkeampaa materiaalia, joka soveltuu padon korottamiseen.

Kaivospadon korotus tapahtuu täyttönä joko ylävirtaan, alavirtaan tai olemassa olevan padon molemmin puolin.

Yleisin korotusmenetelmä on ylävirtaan täyttö, jossa padon harja siirtyy jokaisessa korotuksessa sisäänpäin altaaseen. Ylävirtaan täyttö on edullisin toteuttaa, koska siinä kuluu vähiten materiaalia. Korotus tehdään yleensä osittain altaassa olevan hienomman, lujuudeltaan heikomman ja hitaammin tiivistyvän materiaalin päälle (Saarela 1990). Näin ollen padon stabiliteetti voi pienetä korotuksien myötä. Ylävirtaan täytössä on myös suotovesien hallinta vaikeampaa kuin muissa menetelmissä. Varsinkin, jos kuivaosuus padon reunan ja padotettavan nesteen välillä on liian lyhyt, voivat suotovedet nousta liian korkealle ja aiheuttaa padon murtumisen. Altaan pinta-ala ja näin ollen myös suhteellinen tilavuus pienenevät ylävirtaan täytössä.

Alavirtaan täyttö on patoturvallisuuden kannalta paras vaihtoehto. Padon harja liikkuu täytettäessä altaasta poispäin ja on näin ollen stabiili (Saarela 1990). Myös altaan suhteellinen tilavuus kasvaa, kun altaan pinta-ala kasvaa. Menetelmän haittapuolena on runsas materiaalin- ja tilantarve. Menetelmää käytetään yleensä suurten nestemäärien varastoimiseen.

Padon korottaminen täyttäminen ylävirtaan -menetelmällä.

Padon korottaminen täyttäminen alavirtaan -menetelmällä (Saarela 1990).

Padon korottaminen keskilinjan molemmin puoleisella täytöllä (Saarela 1990)

Täytettäessä patoa padon harjan molemmille puolille, saavutetaan molempien edellä mainittujen menetelmien hyviä puolia. Padon harja pysyy paikallaan, jolloin stabiliteetti säilyy hyvänä eikä tilantarve kasva kohtuuttomasti. Keskilinjan molemmin puolin täyttöä ei yleensä käytetä suurten nestemäärien varastointiin (Saarela 1990).

Padon korottaminen on myös mahdollista tehdä yhdistämällä eri em. vaihtoehtoja. Esimerkiksi ensimmäiset kaksi korotusta voidaan tehdä louheella alavirtaan päin ja seuraavat korotuksen rikastushiekalla ylävirtaan päin. Näin saadaan altaalle tilavuutta lisää ja ns. peruspato ennen rikastushiekkakorotuksia on suurempi ja vakaampi kuin pelkällä rikastushiekalla ylävirtaan korotetussa tapauksessa.

Tutkimukset padon suunnittelun ja rakentamisen aikana

Suunnittelun aikaiset tutkimukset

Padot tulee rakentaa tiiviille ja kantavalle maapohjalle. Maapohjan kantavuutta ja soveltuvien patomateriaalien saatavuutta selvitetään maaperätutkimuksilla, kuten kairauksilla (painokairaus, heijari- ja puristinheijarikairaus, porakonekairaus), geofysikaalisilla menetelmillä (maatutkaus, seisminen luotaus, sähköinen maanvastusluotaus, gravimetrinen mittaus) ja/tai koekaivannoilla. Tutkimuksilla selvitetään padon rakennuspaikalta mm.:

• padon pohjan kantavuus- ja lujuusominaisuudet,
• maakerrosten vedenläpäisevyys kantavaan ja tiiviiseen pohjakerrokseen saakka,
• kalliopinnan sijainti, sekä
• kallion laatu ja rikkonaisuus (Slunga 2004).

Padossa käytettävästä tiivistysmateriaalista määritetään suunnitteluvaiheessa lisäksi vähintään optimivesipitoisuus, kuivairtotiheyden maksimiarvo, painumisominaisuudet, leikkauslujuusparametrit, vedenläpäisevyys, rakeisuus ja plastiset ominaisuudet.

Rakentamisen aikaiset tutkimukset

Rakentamisen aikana tulee patopohjan soveltuvuuden varmistamiseksi ottaa näytteitä, joista tutkitaan vähintään rakeisuus, vesipitoisuus sekä tarvittaessa vedenläpäisevyys. Patoon käytettävän materiaalin maanäytteistä tutkitaan mm. optimikosteus, maksimikuivatilavuuspaino, vedenläpäisevyys ja rakeisuus. Suodatinmateriaalin käyttökelpoisuus todetaan rakeisuusnäytteillä. Lisäksi rakentamisen aikaan tarkkaillaan padon tiiveyttä materiaalista riippuen troxler-, pudotuspaino- tai levykuormituslaitteella tai volymetrillä. Mikäli tiiveysmittaukset tehdään troxler -laitteella, osa mittauksista on suositeltavaa tehdä volymetrillä. Tiiveysvaatimukset esitetään suunnitelmissa. Yleisesti käytetyt tiiveysvaatimukset ovat: troxlerilla mitattuna 90–95 % ja pudotuspaino- tai levykuormituslaitteella tiiveyssuhde E2/E1=2.2–2.4.

Patojen suunnitteluvaatimukset

Suunnitelmissa esitetään padolle suotovirtaus-, vakavuus- sekä painumalaskelmat. Padon vakavuus lasketaan vähintäänkin rakennusaikaisessa tilanteessa, normaalissa käyttötilanteessa sekä nopean vedenpinnan laskun jälkeen (Maijala 2010). Padon kuivavara määritetään suurimman aallonkorkeuden ja routamitoituksen mukaan.

Rakennettavan padon alta on pyrittävä poistamaan painuvat maakerrokset. Jos pato rakennetaan painuvalle pohjalle, tulee padon vesitiiviissä osissa käyttää (mikäli mahdollista) joustavaa materiaalia (Slunga 2004).

Patojen mitoituksen suunnitteluun liittyvär vaatimukset.

Ominaisuus	Vaatimukset
Vakavuus	Painauma- ja stabiliteettitoimitus on tehtävä site, ettei liukusortumaa pääse syntymään.
	Maapadon kokonaisvarmuuskertoimen tulisi olla pysyvässä suotovirtaustilassa vähintään 1.5.
	Rakennustyön aikaisessa tilanteessa sekä äkillisessä nestepinnan laskussa (HW-NW) kokonaisvarmuuskertoimen tulisi olla vähintään 1.3.
Padon suodatinrakenteet ja kuivatsjärjestelmät	Padon suodatin- ja kuivatusjärjestelmian tulee läpäistä vähintään 10 kertaa laskennallinen suotovesimäärä, ja suodatinrakenteet tai kuivatusjärjestelmän osat eivät saa padota nestettä.
	Suodatinrakenteen veden läpäisevyyden tulisi olla 10-100 -kertainen suojattavaan materiaaliin nähden.
	Padon tiivissydän ulotetaan vettäläpäisemättömään pohjamaahan ja tarvittaessa käytetään kallioon asti ulottuvaa katkaisuseinää. Mikäli kallio on rikkonaista, injektoidaan kallio siten, ettei neste pääse kulkeutumaan rakojen kautta.
Kuivavara	Kuivavara määritetään joko aallonkorkeuden tai roudan syvyyden mukaan.
	Kuivavaran tulisi olla vähintään 1.75 kertaa suurimman aallon korkeus.
	Kaivospadoissa kuivavaran määrittää yleensä roudan syvyys.
	Roudan syvyys tulee laskena 1- ja 2- luokan padoilla kerran kymmenessä vuodessa toistuvalla pakkasmäärässä (F10) ja 3-luokan padoilla kerran viidessä vuodessa toistuvalla pakkasmäärällä (F5).
Padon turvaraja	1- ja 2-luokan padoissa turvavaran (tiiviysosan yläpinnan ja HW-tason erotuksen) tulisi olla vähintään 0.4 m ja 3-luokan padoissa vähintään 0.3 m. Rakenteen ja pojhamaan painaumavara täytyy lisätä mittoihin.
Padon harja	Padon harjan leveyden tulee olla 1- ja 2-luokan padoilla vähintään 4 metriä.
	Mikäli pato on yli 10 metriä korkea, lisätään leveyttä 0.5 metriä jokaista alkavaa 10 metriä kohti.
	Alle 4 metriä korkeille 2-luokan padoille hyväksytään harjan leveydeksi erityissyista 3.5 m. 3-luokan patojen harjan leveyden tulee olla vähintään 3 m.

Kaivospatojen turvallisuus

Suuret vesi- ja lietemäärät sekä niitä ympäröivät patorakenteet muodostavat kaivoksen toiminnassa ympäristöön ja terveyteen kohdistuvan onnettomuusriskin. Tämän vuoksi suunnitelmat patojen rakentamiseen ja korotuksiin teetetään riittävää kokemusta omaavilla asiantuntijoilla, jotka suorittavat myös rakentamisen laadunvalvonnan. Myös normaalin käytön aikana edellytetään patorakenteiden ja jätealtaiden jatkuvaa, huolellista valvontaa sekä asiantuntijan toimesta suoritettavia määräaikaisia tarkastuksia.

Patojen luokittelu

Kaivospadot luokitellaan (kuten muutkin padot) nykyisen patoturvallisuuslain mukaan kolmeen luokkaan (luokat 1–3).

• 1-luokkaan luokitellaan padot, jotka onnettomuuden sattuessa aiheuttavat vaaraa ihmishengelle ja terveydelle taikka huomattavaa vaaraa ympäristölle ja omaisuudelle,
• 2-luokkaan luokitellaan padot, jotka onnettomuuden sattuessa saattavat aiheuttaa vaaraa terveydelle taikka vähäistä suurempaa vaaraa ympäristölle ja omaisuudelle, *3-luokkaan luokitellaan padot, jotka onnettomuuden sattuessa aiheuttavat vain vähäistä vaaraa.

Pato voidaan jättää myös luokittelematta, mikäli patoturvallisuusviranomainen toteaa, ettei padosta aiheudu vaaraa. Alustava arvio padon luokasta tehdään hanke-/yleissuunnitteluvaiheessa ennen lupakäsittelyä. Lopullinen luokittelu tehdään padon valmistumisen jälkeen ennen padon käyttöönottoa, kun patoturvallisuusasiakirjat on täydennetty toteutumatiedoilla.

Padon omistajan on padon rakentamista koskevassa lupahakemuksessa (kaivospadoissa ympäristölupa) selostettava tarpeellisessa määrin padosta aiheutuva vahingonvaara sekä sen vaikutus padon mitoitusperusteisiin. Ennen padon käyttöönottoa pato luokitellaan ja sille hyväksytään vahingonvaaraselvitys ja tarkkailuohjelma. Padonomistaja tekee varsinaisen tarkemman vahingonvaaraselvityksen 1-luokan padoille. Patoturvallisuusviranomainen voi määrätä tarkemman vahingonvaaraselvityksen tekemisen myös muille kuin 1-luokan padoille, mikäli katsoo sen tarpeelliseksi padon luokan määrittämiseksi. Padon omistajan tulee laatia 1-luokan padoille turvallisuussuunnitelma, jossa kerrotaan miten toimitaan onnettomuus- ja häiriötilanteissa.