Pinta- ja pohjavesien pitoisuudet
| Edistymisluokitus |
|---|
Opasnetissa lukuisat sivut ovat työn alla eri vaiheissa. Niiden tietosisältöön pitää siis suhtautua harkiten. Tämän sivun sisällön edistyminen on arvioitu:
|
| Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review). |
| Lisää dataa
|
Pinta- ja pohjavesien pitoisuuksien mittaaminen
Kaivosympäristöissä kaivoksen ja rikastamon prosessimuutokset sekä luonnon olojen vaihtelut tuovat mukanaan ylimääräisiä muuttujia vesigeokemiallisten tulosten tulkintaan ja ymmärtämiseen. Vaihtelevien ulkoisten olosuhteiden lisäksi alueilla tapahtuu jatkuvasti jatkuvaa mineraalien rapautumista ja sekundääristen mineraalien saostumista, mikä vaikuttaa vesissä esiintyvien alkuaineiden pitoisuuksiin. Vesissä esiintyvien pitoisuuksien määrään vaikuttavat säätilan lisäksi mm. veden pH, hapetus-pelkistysolosuhteet, orgaanisen aineksen määrä, lämpötila ja mikrobitoiminnan aktiivisuus.
Kaivosympäristön pinta- ja pohjavesien mitattuihin pitoisuuksiin perustuva vesigeokemiallinen tulkinta ja siihen perustuva riskinarviointi vaatii onnistuakseen tilanteeseen sopivat sekä yhdenmukaiset näytteenotto- ja käsittelymenetelmät, luotettavat kenttämittaukset ja soveltuvat laboratoriomääritykset. Kaivosympäristöissä toimittaessa on huomioitava toimintaympäristön erikoisvaatimukset. Tutkittavat vedet ovat usein normaaleja luonnonvesiä reaktiivisempia, ja ne saattavat sisältää mm. huomattavasti korkeampia metallipitoisuuksia. Normaalia korkeammat pitoisuudet, suuret pitoisuusvaihtelut ja mahdollisesti kemiallisesti epätasapainossa olevat vedet aiheuttavat haasteita kenttämittausten lisäksi myös analyysilaboratorioille.
Näytteen nopea esikäsittely kenttäolosuhteissa, asianmukainen säilytys ja mahdollisimman nopea toimitus laboratorioon ovat onnistuneen kaivosympäristövesitutkimuksen avaintekijöitä. Esimerkiksi metallimalmikaivosalueen vesissä/suotovesissä raudan saostuminen ja siitä johtuva vesinäytteen pH:n aleneminen alkavat välittömästi, kun näyte pääsee tekemisiin ilman kanssa. Saostuvat rautayhdisteet voivat sitoa itseensä muita metalleja, jolloin liian pitkään esikäsittelyä ja myöhemmin analyysiä odottanut vesinäyte antaa analyysissä todennäköisesti epäluotettavan tuloksen. Myös tarpeeksi laaja analysointi tarpeeksi pienillä määritysrajoilla on perusteltua, sillä kaivosvesissä asiat eivät aina ole yksiselitteisiä vaan eri alkuaineiden pitoisuudet voivat vaikuttaa toisiinsa. Muutaman mitatun pitoisuuden perusteella voidaan usein vain todeta, että vesi sisältää tietyn määrän jotain alkuainetta jossain olomuodossa eikä välttämättä saada vastausta kysymykseen miksi. Tilanteen tarkemman geokemiallisen luonteen selvittämiseksi vaaditaan laajempi analytiikka, jolloin saadaan selville tarkemmin alkuaineiden liikkuvuuteen, kompleksimuodostukseen ja saostumisgeokemiaan vaikuttavia tekijöitä.
Kenttämittaukset
Kenttämittaukset ja näytteenotto kannattaa aloittaa puhtaimmista vesistä ja edetä siitä kohti likaisempia vesiä. Tämä vähentää kenttämittareiden ja näytteenotinten aiheuttamaa kontaminaatioriskiä. Kenttämittausten pohjalta voidaan päätellä tarkempi näytteenottopaikka pilaantuneen vesialueen tai maa-alueen kartoittamiseksi. Merkkejä vettä pilaavasta vaikutuksesta ovat mm. suuri sähkönjohtavuusarvo, alhainen pH tai korkea pH, matala happipitoisuus tai korkea redox-potentiaali. Kenttämittaukset tehdään ensisijaisesti suoraan näytteenottokohteen vedestä. Jos vesi on kohteessa liian matalaa, voidaan vesinäyte ottaa astiaan, esim. puhtaaseen dekantterilasiin tai halkaistuun muovipulloon, josta mittaus tehdään näytteenottokohdassa.
Minera-projektin pinta- ja pohjavesitutkimusten yhteydessä havaintopisteistä mitattiin kaikilla näytteenottokerroilla kannettavilla YSI-merkkisillä kenttämittareilla lämpötila, pH, sähkönjohtavuus (EC/Cond), lämpötilakorjattu sähkönjohtavuus (SpCond), liuennut happi (DO mg/l), liuenneen hapen kylläisyysaste (DO %) ja redox (ORP mV). Kenttämittausten lisäksi vesistä tutkittiin paikan päällä niiden alkaliteetti. Alkaliteetti titrattiin Hachin digitaalisella titraattorilla veden alkaliteetin vahvuuden mukaan joko 0,16 N:n tai 1,6 N:n rikkihapolla pH 4,5:een ja tulos laskettiin mg/l CaCO3:a, joka myöhemmin muutettiin mmol/l yksikköön.
Näytteenotto
Minera-projektin pintavesitutkimuksissa näytteet otettiin edustavasta paikasta puron, ojan, lammen tai muun altaan reunalta, käsin kurottaen. Muutamassa paikassa missä ranta oli näytteenottoon soveltumaton näyte otettiin näytepullolle sopivaksi suunniteltua apuvartta käyttäen. Vanhasta vedellä täyttyneestä avolouhoksesta näyte otettiin soutuveneestä Limnos noutimella.
Maaperään asennettujen pohjavesiputkien vesi vaihdettiin pumppaamalla niitä tyhjäksi näytteenottoa edeltävänä päivänä n. puoli tuntia. Tämän tarkoituksena oli tyhjentää putket mahdollisesti niihin kertyneestä metallipitoisesta sakasta. Tarkat ajat ja päivät merkattiin kenttäpäiväkirjaan. Pumppuna käytettiin bensiinikäyttöistä Honda-merkkistä vesipumppua mihin oli liitetty kynsiliittimellä n. 10-13 m pitkä kirkas elintarvikelaatuinen ulkohalkaisijaltaan 25 mm oleva PVC-letku. Vesipumppu pyrittiin sijoittamaan tarpeeksi etäälle pohjavesiputkesta mahdollisen pakokaasu/hiilivetykontaminaation estämiseksi. Ongelmia pumppauksessa aiheutti imuletkun kasaan painuminen putkissa joissa pohjaveden pinta oli lähes 10 m syvyydessä. Tällöin myös vesipumpun imuteho ja kynsiliittimen tiiveys tuottivat ongelmia. Letkun kasaanpainumisesta huolimatta, päädyttiin tutkimuksessa käyttämään ristikudosvahvistettua letkua rengasvahvistetun sijasta, koska sen sileä ulkopinta oli helpompi puhdistaa ennen letkun työntämistä poh-javesiputkeen. Ennen pohjavesiputkeen asettamista imuletku huuhdeltiin ruiskuttamalla sen pinnalle MilliQ-vettä ja pyyhkimällä sitä käsipyyhkeillä. Imuletkua säilytettiin kuljetusten ajan kiepillä mustassa jätesäkissä.
Näytteet otettiin maaperään asennetuista pohjavesiputkista PET-muovisilla ”bailer”-tyypin pohjavesinoutimilla. Näyte otettiin yleensä pumppauksen jälkeisenä päivänä, ensin huuhtomalla noudin ja näytepullot, ja sen jälkeen ottamalla varsinainen näyte läheltä pohjavesiputken pohjaa. Lähes kaikille pohjavesiputkille käytettiin omaa noudinta.
Kalliopohjavesiputkista otettiin näytteitä sekä bailer-tyypin noutimilla että niin sanotulla sytkypumpulla.
Pinta- ja pohjavesinäytteet otettiin maastossa ensin kahteen elintarvikelaatuiseen 1000 ml vetoiseen LDP-muovipulloon. Toinen 1000 ml pullo lähetettiin käsittelemättömänä pH-, EC-, alkaliteetti-, anioni-, ja kiintoainemäärityksiin ja toinen pullo jaettiin viiteen 100 ml pulloon muita analyyseja varten. Kaikki vesinäytteet suodatettiin ja kestävöitiin laboratorioanalyyseja varten kenttäolosuhteissa nopeasti näytteenoton jälkeen. Näin saatiin varmistettua niiden mahdollisimman vähäinen säilytyksen aikainen muuttuminen. Näytteitä säilytettiin kentällä styroksisessa kylmälaukussa valolta ja lämmöltä suojassa. Näytteet pyrittiin lähettämään kahdesti viikossa kylmälaukuissa Labtium Oy:lle Espooseen laboratorioanalyyseja varten.
Laadun varmistamiseksi joka kymmenennestä näytepisteestä otettiin samasta paikasta rinnakkaisnäyte ja joka 20. näyte (tai vähintään kerran viikossa) oli 0-näyte. Nollanäytteenä käytettiin MilliQ-vettä, joka käsiteltiin kenttäolosuhteissa samalla tavalla muiden vesinäytteiden kanssa ja analysoitiin samoin menetelmin.
Laboratoriotutkimukset
Taulukko Minera-projektissa käytetyistä laboratoriotutkimuksista kentällä tehtyine esikäsittelyineen (suodatus, kestävöinti) ja analyyseineen. Yhdestä näytepisteestä analyysiin lähtettiin viisi 100 ml puolloa ja yksi 1000 ml pullo.
| Näyte | Koko | Suodatus | Kestävöinti | Analyysit |
| Liuenneet kationit | 100 ml | 0.45 µm | 0.5 ml suprapurtyppihappoa | ICP OES + ICP MS |
| Kationien kokonaispitoisuus | 100 ml | ei suodatusta | 0.5 ml suprapurtyppihappoa | ICP OES + ICP MS |
| Ferrorauta (Fe2+) | 100 ml | 0.45 µm GD/XP | 4,0 ml suolahappoa | Spektrofotometrinen |
| DOC | 100 ml | 0.45 µm GD/XP | 1 ml fosforihappoa | SFS EN 1484 |
| TOC | 100 ml | ei suodatusta | 1 ml fosforihappoa | SFS EN 1484 |
| pH-, EC, alkaliteetti-, anioni- ja kiintoainemääritys | 1000 ml | ei suodatusta | ei kestävöidä | (pH+EC) potentiometrinen, (alk) titraus, (an) ionikromatografia, (ka) suodatus |