Kaivostoiminnan vaikutukset luonnonympäristön kemialliseen ja fysikaaliseen tilaan

Tämän sivun teksti on otettu raportista Kauppila, T. (toim.) 2015. Hyviä käytäntöjä kaivoshankkeiden ympäristövaikutusten arvioinnissa. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 222, 141 sivua, 26 kuvaa ja 7 taulukkoa.

Päivi Kauppila (GTK), Anna Tornivaara (GTK) ,Tommi Kauppila (GTK), Antti Pasanen (GTK), Marja Liisa Räisänen (GTK), Timo Huttula (SYKE), Jorma Jantunen (SYKE), Petri Ekholm (SYKE) ja Hannu Komulainen (THL)

Kun kaivoshankkeen toteuttamisvaihtoehdot prosesseineen ja niistä aiheutuvine arvioituine päästöineen on kuvattu ja kohteen nykytila selvitetty, ympäristövaikutuksien arvioinnissa pyritään selvittämään, miten arvioidut päästöt vaikuttavat kohteen ympäristön kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin. Yhdessä alueen vertailutilaa koskevien selvitysten kanssa arvioidut muutokset luonnonympäristön ominaisuuksissa muodostavat pohjan eliöstöön ja ihmisiin kohdistuvien vaikutuksien arvioimiselle.

Kaivosalueen prosessien ja päästöjen kuvauksessa arvioidaan toimintojen pöly-, vesi- ja kaasmaisia päästöjä sekä melun ja tärinän syntymistä. Seuraavassa vaiheessa arvioidaan näiden päästöjen leviämistä ympäristöön eri reittejä ja näin syntyviä fysikaalisia ja kemiallisia muutoksia ympäristön eri osissa. Joitakin näistä vaikutuksista luonnonympäristön ominaisuuksiin voidaan jo itsessään pitää toiminnan ympäristövaikutuksina, mutta ne muodostavat myös pohjan ekologisten ja ihmisiin kohdistuvien vaikutusten arvioinnille.

Vaikutukset kallioperään

Päivi Kauppila (GTK) ja Anna Tornivaara (GTK)

Kaivostoiminnan vaikutukset kallioperään kaivospiirin ulkopuolella ovat yleensä vähäisiä suomalaisissa kiteisissä kivilajeissa. Louhinta ja siihen kallioperän rakoiluun ja aiheuttaa maan vajoamista tai sortumisuhkaa louhosten seinämissä tai tunneleissa (esimerkkeinä Outokumpu ja Kiiruna). Muutokset rakovyöhykkeissä yhdessä pohjaveden pinnan alentamisen kanssa voivat aiheuttaa hydrologisia muutoksia ruhjeissa ja raoissa. Näiden seurauksena voi syntyä muutoksia rakoja täyttävissä saostumamineraaleissa ja rakovyöhykkeiden hydrogeokemiassa. Yleisesti ottaen kiteinen kallioperä on Suomessa mekaanisilta ominaisuuksiltaan lujaa ja kestävää, ja kaivostoiminnan suunnittelu tähtää siihen, että louhostilat ovat turvallisia työskennellä, joten sortumat ja painumat jäävät yleensä vähäisiksi.

Louhinnan vaikutuksia painumisriskiin ja ruhjeisiin arvioidaan osana kaivostoiminnan suunnittelua kalliomekaanisella suunnittelulla, joka sisältää kallion lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien tutkimista kalliotutkimuksilla sekä louhintamenetelmien määrittämistä ja mitoittamista joko analyyttisesti tai empiirisesti. Kallioperän liikuntoja ja rakoilua seurataan kaivostoiminnan aikana erilaisilla geoteknisillä ja geofysikaalisilla mittauksilla (Syrjänen et al. 2015). Sortuma- ja painumariskejä voidaan vähentää mm. kaivostäytön sekä lujitus- ja tukirakenteiden käytöllä. YVA-menettelyssä voidaan hyödyntää kaivossuunnittelussa tuotettuja kallioperän lujuustietoja arvioitaessa, voivatko vaikutukset kallioperään olla merkittäviä. Ruhjevyöhykkeiden esiintyminen ja sijainnit, esiintymistiheydet sekä täytteisyys vaikuttavat olennaisesti kallioperän lujuuteen ja myös kalliopohjaveden pilaantumisriskiin, ja siten ne ovat keskeinen osa ympäristövaikutusten arviointia (ks. myös Pohjavesitutkimusten kohdentaminen). Ruhjeisiin liittyvää tietoa on myös saatavilla malmivarantojen tutkimiseen ja kaivoksen suunnitteluun liittyvistä geologisista, geofysikaalisista ja geoteknisistä tutkimuksista. Tulokset voidaan esittää karttapohjalla, josta käyvät ilmi tärkeimpien ruhjeiden sijainnit.

Vaikutukset maaperään

Anna Tornivaara (GTK) ja Tommi Kauppila (GTK)

Kun selvitetään kaivoshankkeen vaikutuksia maaperään, on huomioitava kaivostoiminnan koko elinkaaren aikaiset vaikutukset sekä kaivosalueella että sen ympäristössä. Tavoitteena on ennustaa arvioitujen päästöjen ja niiden leviämisen aiheuttamat pitoisuusmuutokset kaivoskohteessa ja sen ympäristössä.

Kaivosalueen ulkopuolella maaperävaikutukset kohdistuvat pääosin maaperän ylimpään kerrokseen lähinnä ilman kautta tulevan kuormituksen vuoksi. Pintamaan pilaantuminen ja haitta-aineiden mahdollinen helppoliukoinen muoto lisäävät myös pohjamaan pilaantumisen todennäköisyyttä, kun ilmalaskeuma huuhtoutuu syvempiin maakerroksiin. Pohjamaan tilaan vaikuttaa lisäksi pohjavesi, joka voi kontaminoituessaan kuormittaa maaperää haitta-aineiden sitoutumisen ja saostumisen kautta.

Hankkeen kuvauksen ja päästöarvioiden pohjalta tunnistetaan maaperän potentiaaliset kuormituksen lähteet sekä toimintaan liittyvät haitta-aineet, joiden pitoisuuden voidaan olettaa kohoavan maaperässä lyhyellä tai pitkällä aikavälillä. Tunnistettujen haitta-aineiden leviäminen ympäristöön ja näin syntyvät haitta-aineiden pitoisuudet maaperässä arvioidaan ja tuloksia hyödynnetään ekologisen- ja terveysriskinarvioinnin lähtötietoina yhdessä nykytilaselvityksen tietojen kanssa.

Toiminnasta aiheutuvan pölyn vaikutus pintamaahan

Merkittävin ja todennäköisin kaivoskohteen pintamaahan vaikuttava tekijä on toiminnasta aiheutuva pölylaskeuma, joka on useimmiten suurin päästölähteen läheisyydessä kaivosalueella. Mikäli pölypäästö on arvioitu merkittäväksi, on hyvä pykiä arvioimaan pölylaskeumasta aiheutuvat pitoisuusmuutokset maaperän pintaosassa. Kaivoskohteissa on yleensä useita pölypäästölähteitä (esim. louhinta, malmikiven murskaus ja jauhatus, läjitys, jätealueet, muut avoimet alueet, kuljetukset, ajoneuvojen päästöt ja paikallinen energiantuotanto), ja eri kohteista tulevien päästöjen koostumukset eroavat toisistaan. Pölypäästöjen määrää ja vähentämiskeinoja arvioidaan toimintojen ja niiden aiheuttamien päästöjen kuvaamisen yhteydessä.

Kaivostoiminnasta aiheutuvan pölypäästön leviämisen ja laskeuman arvioinnissa voidaan ottaa huomioon päästölähteiden sijainnit ja korkeus maanpinnasta, hiukkaskokojakauma, maaston topografia, maankäyttö ja kasvillisuus sekä alueen ilmasto ja sääolosuhteet (etenkin vallitsevat tuulen suunnat). Maaperäpitoisuuksien lähtötaso analysoidaan nykytilaselvityksessä ennen kaivostoiminnan aloittamista, jotta laskeumasta voidaan arvioida syntyviä ainekohtaisia ympäristöpitoisuuksia. Pölyn leviämismallien tai yksinkertaisempien laimenemismallien avulla pystytään rajamaan vaikutusalue sekä muodostamaan tarvittaessa pitoisuusvyöhykkeitä lähempää vaikutustarkastelua varten. Karkeamman tason arvioinnissa voidaan hyödyntää myös aiempia kokemuksia kaivoskohteista. YVA-vaiheessa lähtötietojen taso ei useimmiten mahdollista yksityiskohtaista pölylaskeuman mallinnusta mutta kaivosalueen lähiympäristön maaperän ja humuskerroksen kontaminoitumista on kuitenkin hyvä arvioida yleispiirteisemmällä tasolla:

• pölypäästöt eri kohteista (lähtötieto)
• pölypäästön ominaisuudet eri päästölähteissä
• pölyn leviäminen ympäristöön
• pintamaan ja humus- tai karikekerroksen pitoisuudet (nykytilaselvitys)
• pölylaskeumasta syntyvät pitoisuusmuutokset maaperän yläosassa
• haitta-aineiden esiintymismuoto ja helppoliukoisuus
• mahdollinen maaperän happamoitumista aiheuttava pölylaskeuma.

Arvioinnin onnistumista seurataan toiminnan aikana määrittämällä tärkeimpien haitta-aineiden pitoisuuksia kaivoskohteen ympäristön maaperässä seurantaohjelmien mukaisesti. Seurannalla tarkennetaan paitsi pitoisuustasojen kehittymistä myös kontaminaation leviämisaluetta ja haitta-aineiden esiintymismuotoa. Mineraalipölystä aiheutuva kontaminaatio voi säilyä maaperässä varsin vaikealiukoisessa muodossa.

Kaivosvesien vaikutus pintamaahan

Ilmalaskeuman ohella kaivosalueelta suotautuvat ja kulkeutuvat vedet ovat mahdollinen kontaminaation kulkeutumisreitti. Kaivostoiminnan vaikutuksia maaperään voidaan arvioida tarkastelemalla kaivosvesien ja pohjaveden reittejä ja joissakin tapauksissa myös niissä kulkeutuvaksi arvioituja haitta-ainemääriä. Uusien kaivosten suunnittelussa lähdetään siitä, etteivät haitta-aineet kulkeudu ympäristöön pohjavesien välityksellä, mutta muutettavan toiminnan tapauksessa voi jo olla havaintoja pohjavesien kontaminoitumisesta. Useissa tapauksissa maaperän pitoisuusmuutoksia ei ole mahdollista arvioida määrällisesti etukäteen vaan voidaan ainoastaan osoittaa sellaisia alueita, joissa muutokset olisivat mahdollisia. Ympäristövaikutuksia arvioitaessa voidaan tarkastella tiettyjen kohteiden lähiympäristöjä sekä poikkeuksellisista sääoloista johtuvia mekanismeja:

• passiiviset vesienkäsittelyrakenteet
• maanpoistomaiden varastointialueet
• tiiviiden pohjarakenteiden alueet (tihkuminen)
• poikkeusjuoksutusreitit
• sulamis- ja sadevesien reitit
• tihkupinnat ja lähteiset kohteet alueella.

Pölylaskeuman sekä pohja- ja pintaveden aiheuttamat vaikutukset ovat riippuvaisia maaperän ominaisuuksista, kuten maalajista (etenkin orgaanisen aineksen määrästä), raekoosta (hienoaineksen määrästä), pH-olosuhteista, kosteudesta ja lämpötilasta, hapetusoloista sekä pohjaveden korkeudesta ja sen vaihtelusta. Maaperäpitoisuuksien vertailuaineistoksi on saatavilla GTK:n keräämää tutkimusaineistoa eri maalajien alkuaineiden taustapitoisuuksista (esim. Koljonen 1992, Salminen 1995, Salminen et al. 2007). Maaperän geokemiallisten kartoitusten aineistot ovat olleet pohjana GTK:n ja SYKEn toteuttamassa valtakunnallisessa taustapitoisuusrekisterissä.

Vaikutukset pohjaveteen

Päivi Kauppila (GTK) Ympäristövaikutusten arviointimenettelyssä on keskeistä arvioida toiminnan vaikutusta pohjaveden laatuun ja määriin ja siten sen käyttömahdollisuuksiin ja vaikutukseen pintavesien laatuun.

Tarkasteluun sisällytettäviä asioita ovat seuraavat:

• pohjaveden vesitaseet ja virtaussuunnat
  • kaivoksen kuivanapitopumppauksen vaikutus pohjavedenpintoihin (kuivatuskartion laajuus ja syvyys, ruhjeiden hydrologian muutokset), virtaussuuntiin ja pohjaveden käyttöön (pohjavesialueet, vedenottamot, kaivot)
  • maankäytön muuttumisen vaikutus pohjavesitaseisiin ja pohjaveden virtaussuuntiin ja -reitteihin (maanpoistot, rakennetut alueet yms.)
• pohjaveden laatu
  • kaivannaisjätealueilta pohjaveteen suotautuvien vesien vaikutus pohjaveden laatuun
  • kaivosalueen valumavesien vaikutus pohjaveden laatuun
  • kaivosalueen maaperän laadun muutosten vaikutus pohjaveden laatuun
  • kemikaalien ja polttoaineiden varastoinnista vuotojen tms. vahinkojen aiheuttamat muutokset pohjaveden laatuun
  • pohjaveteen pääsevien haitta-aineiden kulkeutuminen laajemmalle alueelle
• vaikutukset mahdollisten vedenottamoiden ja kaivojen veden laatuun
  • louhosvesien (ml. räjäytykset ja räjähdysaineiden käyttö, mahdollinen kaivostäyttö, seinämien hapettuminen) vaikutukset kalliopohjaveden laatuun toiminnan päättymisen ja kuivanapitopumppauksen päätyttyä.

Vaikutusten arvioinnin tulisi kattaa koko toiminnan elinkaaren aikaisten vaikutusten arvioiminen (ml. kaivoksen sulkeminen ja jälkihoito). Vaikutusten vähentämistä päästöjä vähentämällä kuvataan hankkeen toimintojen kuvaamisen yhteydessä ja pohjaveden suojaamiseen käytetyt menetelmät joko pohjavesivaikutuksien arvioinnin tai vesien hallinnan yhteydessä.

Muutokset pohjaveden määrässä ja virtaussuunnissa

Antti Pasanen (GTK)

Suurimmat muutokset pohjaveden määrässä ja virtaussuunnissa aiheutuvat yleisesti louhosten kuivanapidosta ja niistä pois pumpattavista vesistä, mutta myös maanpäälliset rakennelmat ja varastointiläjitykset saattavat aiheuttaa muutoksia. Näitä muutoksia voidaan arvioida mm. mallintamalla tai analyyttisin menetelmin. Lähtötietojen ollessa riittävät mallinnusta varten, yksinkertainenkin mallinnus saattaa antaa hyvän kuvan pohjaveden määrän ja virtaussuuntien muuttumisesta.

Usein YVA-vaiheessa analyyttisillä menetelmillä pystytään laskemaan mm. louhoksen kuivatusvesien virtaama, pohjaveden pinnan alenema ja alenemakartio, jos käytettävissä oleva lähtöaineisto ei riitä mallinnuksen tekemiseen. Laskennan tueksi tarvitaan myös hydrogeologista pohdintaa tuloksen oikeellisuudesta ja avaruudellisesta sijoittumisesta. Erilaisille louhoksille ja akvifereille sopivia analyyttisia laskentakaavoja ovat koonneet ja kehittäneet mm. Airaksinen (1978), Singh ja Atkins (1984, 1985) ja Marinelli ja Niccoli (2000).

Pohjavesitutkimusten kohdentaminen

Antti Pasanen (GTK)

YVA-vaiheen pohjavesitutkimuksien kohdentamisessa on tärkeää, että havaintopaikat ovat olennaisia arvioitavien vaikutusten ja kaivostoimintojen sijoittamisen sekä herkkien kohteiden kannalta. Maaperän pohjavesitutkimusten sijoittamisessa geomorfologinen tulkinta sekä karttatulkinta ovat avainasemassa, ja niitä täsmennetään soveltuvin geofysikaalisin menetelmin ennen kairauksia ja pohjavesiputkien asentamista.

Suomalaisessa kiteisessä kallioperässä ruhjevyöhykkeiden vaikutus kaivoksen vesitaseeseen ja pohjaveden pintoihin saattaa olla merkittävä. YVA-vaiheessa olisikin hyvä tehdä lineamenttitarkasteluja ja keskittää tutkimuksia hyvän vedenantoisuuden kohteisiin, kuten ruhjevyöhykkeisiin, jolloin vesitaseiden ja vaikutuksien arviointi on totuudenmukaisempi.

Muutokset pohjaveden laadussa

Päivi Kauppila (GTK)

Hankkeen aiheuttamia muutoksia pohjaveden laatuun arvioidaan eri kohteissa muodostuvien vesipäästöjen laadun ja määrän perusteella (kaivannaisjätealueiden suotovedet, valuma- ja hulevedet, passiiviset vesienkäsittelyrakenteet, ympäristöön johdettavat vedet). Muutokset pohjaveden laadussa tulevat erityisesti kyseeseen muutettavan toiminnan tapauksessa, jos pohjaveden kontaminaatiosta on jo havaintoja.

Arvioinnissa tarvitaan tietoa pohjaveden laadusta alueella (havaintoputket, kaivot, vedenottamot), pohjaveden ja haitta-aineiden kulkeutumisreiteistä ja -nopeuksista (maaperän vedenjohtavuustiedot, vettä johtavien kerrosten esiintyminen ja yhtenäisyys), virtaussuunnista sekä vedenottamoiden ja kaivojen sijainnista, etäisyyksistä ja hydraulisista yhteyksistä kaivosalueelle. Lisäksi arvioidaan, voiko pohjaveden kautta aiheutua vaikutuksia pohjaveden purkautumisreittien kautta pintavesiin (esim. Kauppi 2013). Päästöjen aiheuttamien pitoisuusmuutosten arvioinnissa voidaan käyttää joko yksinkertaisia laskentatarkasteluja (esim. laimenemistarkastelu) tai monimutkaisempia malleja (esim. Backnäs & Pasanen 2013).

Pohjavesivaikutusten arvioinnissa epävarmuustarkastelussa kuvataan lähtöaineiston asettamat rajoitukset arvioinnille, tehdyt yleistykset ja mallinnuksiin liittyvät epävarmuudet. Pohjavesivaikutusten toteutumista voidaan seurata pohjavesitarkkailulla alueelle asennettavista havaintoputkista ja mahdollisista lähialueen vedenottamoista, lähteistä ja kaivoista. Tärkeää on seurata myös vertailuputkia ja niiden veden laatua. Seurannassa on hyvä säännöllisesti määrittää laajempi kemiallinen analyysikirjo mahdollisten odottamattomien muutosten havaitsemiseksi.

Vaikutukset pintavesien laatuun

Marja Liisa Räisänen (GTK), Päivi Kauppila (GTK), Tommi Kauppila (GTK), Timo Huttula (SYKE) ja Petri Ekholm (SYKE)

Kaivostoiminnalla on sekä määrällisiä että laadullisia vaikutuksia kaivosalueen ympäristön pintavesiin. Päästövesien (ylijäämävesien ja hajakuormitusvesien) kulkeutumisreitit ja vaikutusalueet kuvataan karttakuvina kullekin valitulle vaihtoehtotarkastelulle. Vaikutusalueen rajaamisessa olisi huomioitava myös pohjaveden kautta pintavesiin leviävä mahdollinen vaikutusalue. Seuraavassa on lueteltu arvioitavia tekijöitä, joiden määrä ja painoarvo vaihtelevat eri vaihtoehtotarkasteluissa:

• raakaveden oton vaikutukset ottokohteen hydrologisiin ominaisuuksiin (mm. vesipinnan vaihteluun, virtaamiin, viipymiin, alusveden vaihtuvuuteen)
• ylijäämävesien juoksutuksen vaikutus alapuolisen vesistön hydrologisiin ominaisuuksiin (mm. vesipinnan vaihteluun, virtaamiin)
• veden kemiallisen ja fysikaalisen laadun lyhyt- ja pitkäaikaiset muutokset
• samentuminen, kiintoaineen sedimentaatio
• suolaantuminen (anioni-, alkali- ja maa-alkalimetallipitoisuuksien kasvu)
• muutokset veden kerrostuneisuudessa ja vuodenaikaiskierrossa
• rehevöityminen (P, N ja ravinteet ja ravinteiden kiertoon vaikuttavat aineet, kuten sulfaatti
• happipitoisuuden muutokset, mm. alusveden ajoittainen tai pysyvä happikato
• happamoitumisriski (raudan ja alumiinin liukenemis- ja saostumiskäyttäytyminen, typpi)
• haitallisten aineiden ajoittainen tai pysyvä lisäys (kemikaalijäämät, metallit, metalloidit)
• arvioitujen muutosten vaikutukset vesistöjen käyttöön (kalastus, uinti, kastelu, karjatalous jne.).

Vaikutusten arvioinnin tulisi kattaa koko toiminnan elinkaaren aikaisten vaikutusten arvioiminen (rakentamisvaihe, tuotantovaihe, kaivoksen sulkeminen ja jälkihoito). Erityisesti kaivoksen sulkemisen jälkeisen ajan vesistökuormitus poikkeaa huomattavasti toiminnan aikaisesta tilanteesta, ja sen arvioiminen vaatii oman lähestymistavan oletuksineen.

Ylijäämävesien (prosessi- ja kuivatusjätevesien) fysikaaliset ja kemialliset koostumusarviot vaihtoehdoittain on esitetty toiminnan kuvauksen yhteydessä, ja ne toimivat lähtötietoina arvioinnille. Pintavesiin kohdistuvien kuormitusarvioiden ja juoksutussuunnitelmien lisäksi arvioinnin perustana ovat vastaanottavan vesistön hydrologiset ominaisuustiedot. Lisäksi on tärkeää kerätä kattavasti tietoa kaivosympäristön nykytilasta hydrologiasta, hydrogeologiasta ja veden laadusta ennen kaivostoiminnan aloittamista (ks. nykytilaselvitys) sekä järjestää kaivostoiminnan aikana jatkuvatoiminen hydrologinen tarkkailu (vedenkorkeudet ja virtaamat) kaivosalueella säännösteltäville sekä kaivostoiminnan vaikutuspiirissä oleville altaille ja uomille. Pintavesivaikutusarviointi koskee kaivostoiminnan elinkaaren aikaisen normaalitoiminnan lisäksi myös poikkeustilanteita (putkirikot, jätevesivuodot, likaisia vesiä sisältävien altaiden pato-onnettomuustilanteet).

Vesistön hydrologisten ominaisuuksien muutokset

Kaivoksen raakaveden oton ja ylijäämävesipäästöjen vaikutuksia alapuolisen vesistön hydrologisten ominaisuuksien muutoksiin arvioidaan hydrologisten laskelmien ja tarvittaessa mallinnusten perusteella. Arvioinnin lähtökohtana voidaan käyttää Suomen ympäristöhallinnon tietoja kohdealueen sadannasta, valumavesien muodostumisesta, järvien ja jokien vesitilavuuksista ja vuotuisista pintavaihteluista sekä virtaamista ja nykytilaselvityksen kohdekohtaisista mittauksista. Laskelmien tai mallinnusten perusteella tehdään vesitasearviot kaivostoiminnan koko elinkaaren ajalle ja tarkastelut hydrologisesti poikkeuksellisista vuosista 1/50 tai 1/100 vuodessa toistuvien valuntojen pohjalta.

Veden kemiallisen ja fysikaalisen laadun lyhyt- ja pitkäaikaiset muutokset

Suolaantumisriskiä ja haitallisten aineiden pitoisuuksia alapuolisessa vesistössä voidaan arvioida siten, että suhteutetaan kaivokselta pintavesiin tuleva päästön määrä vastaanottavien pintavesimuodostumien tilavuuteen ja alueelle tyypillisiin valunta-arvoihin sekä taustapitoisuuksiin. Tavoitteena on arvioida ja kuvata, miten päästö leviää ja laimenee eri tilanteissa (hydrologia, juoksutukset) ja millaiset pitoisuudet ja pitoisuusmuutokset syntyvät vastaanottavien vesistöjen eri osiin. Tarvittaessa arviointia tarkennetaan numeerisilla malleilla, joissa keskeisenä tekijänä on sekoittuminen ja pitoisuuden laimeneminen alapuolisessa vesistössä. Myös sedimentaatio ja aineiden reaktiot voidaan ottaa huomioon. Tietoa järvien tilavuuksista, valunnasta ja kemiasta saa mm. ympäristöhallinnon tietojärjestelmistä.

Rehevöitymisriskin arviointi

Tunnetuin kaivostoimintaan liittyvä ravinnekuormituksen lähde ovat räjähdysaineiden aiheuttamat typpipäästöt. Lisäksi mineraalien rikastuksessa on käytössä kemikaaleja, jotka sisältävät vesistöjä rehevöittäviä fosfaatteja (ditiofosfaatit). Tämän vuoksi koerikastuksen yhteydessä tehtäviin poistovesien ja rikastushiekan vesijakeen analyyseihin on hyvä sisällyttää myös fosforimääritykset. Aluksi tarkastellaan, aiheuttaako suunniteltu jätevesi päästö merkittävää fosforin tai typen pitoisuuslisäystä sekoittuessaan vastaanottavaan vesistöön.

Kuormituksen merkitystä voidaan aluksi arvioida laskemalla yksinkertaisilla laimennuslaskuilla, miten ravinnepitoisuus muuttuisi verrattuna vesien ekologisen tilan luokituksen fosfori- ja typpipitoisuusrajoihin erityyppisissä vesissä (Aroviita et al. 2012, Liite 3.7.) Vesistöjen tyypittelytietoja voi hakea Ympäristöhallinnon ylläpitämästä Vesienhoidon karttapalvelu Vesikartasta. Mikäli päästöjen leviämisen mallinnustuloksia on käytettävissä, hyödynnetään niitä arvioinnissa.

Mikäli lisäys on merkittävä suhteessa vesistön vertailutilaan, tarkastellaan syntyvää ravinteiden lisäkuormitusta vastaanottavassa vesistössä tarkemmin mittaushavaintojen ja ainetaselaskelmien avulla. Tällöin otetaan huomioon myös muu ravinnekuormitus esimerkiksi julkaistujen ominaiskuormituslukujen tai ympäristöhallinnon vedenlaatumallin avulla. Kuormituksen sietorajatarkastelujen avulla arvioidaan, kestääkö vesistö suunniteltua jätevesikuormitusta rehevöitymättä. Saatavilla on mm. LakeLoadResponse(LLR)-Internet-työkalu.

Ainetaselaskelmissa tarkasteltavaan ravinteiden pidättymiseen ja vapautumiseen sedimenteistä voi vaikuttaa osaltaan myös sulfaatti, jota kaivoksen jätevesissä on usein runsaasti. Mikäli vastaanottava vesistö on rehevä, sulfaatti voi heikentää pohja-aineksen (sedimentin) kykyä sitoa fosforia ja siten lisätä rehevyyttä. Tätä seikkaa voidaan YVA-vaiheessa tarkastella ainakin laadullisesti, asiantuntija-arvion perusteella.

Happamoitumisriskin arviointi

Happamoitumisriskin arvioinnissa arvioidaan vesistöön kulkeutuvien ja kertyvien veden happamoitumista aiheuttavien alkuaineiden ja yhdisteiden määrää. Keskeistä on tunnistaa happamuutta lisäävien liukoisten alkuaineiden ja saostumien (esim. Al, Fe, Mn) sekä yhdisteiden (esim. tiosulfaatti, nitraatti) määrä, pysyvyys ja reaktiot alapuolisessa vesistössä sekä vuodenaikaisvaihtelun vaikutus. Arvioinnissa voidaan myös tarkastella, voiko kaivosvesikuormituksesta syntyä vesistöön sisäisen metallikuormituksen tilanne kerrostuneisuuskausilla ja liuenneiden metallien saostumisesta syntyvä happamuusvaikutus kerrostuneisuuden purkautuessa. Tällainen vaikutus on voimakkaampi, mikäli vesistö on hyvin matala ja altis pohjaan asti ulottuvalle tuulen sekoitukselle talvikerrostuneisuuden purkautuessa. Happamuuden kasvu voi myös liittyä poikkeuksellisiin happamiin vesipäästöihin tai pitkällä ajalla muodostuvaan sulfidimineraalien hapettumiseen, josta syntyy alhaisen pH:n vesiä (louhosvedet, kaivannaisjätealueiden suotovedet).

Vaikutukset vesistösedimenttien laatuun

Kaivostoiminnan suunnitelluilla ja poikkeustilannepäästöillä pintavesiin voi olla vaikutusta myös vesistösedimenttien kemialliseen laatuun. Usein pitoisuusmuutokset ja pitoisuudet pintavesissä ovat suhteellisen pieniä, mutta ympäristövaikutuksia arvioitaessa tulee ottaa huomioon, että pidättyminen vastaanottavan vesistön sedimentteihin saattaa kerryttää esimerkiksi metalleja sellaiselle tasolle, jolla voi olla vaikutuksia eliöstöön. Pitoisuusmuutosten lisäksi kaivostoiminta saattaa vaikuttaa sedimentin fysikaalisiin ominaisuuksiin ja fysikaalis-kemiallisiin oloihin.

Arvioitavat tekijät

Vesistösedimenttien laadun muutoksia on hyvä arvioida erityisesti niiden tekijöiden osalta, joilla voi olla vaikutusta sedimentissä elävään tai sedimenttiympäristölle muutoin altistuvaan eliöstöön. Varsinaisten haitta-aineiden pitoisuuksien lisäksi tällaisia tekijöitä ovat ne sedimentin ominaisuudet, jotka muokkaavat esimerkiksi metallien tai vierasaineiden geokemiallista esiintymismuotoa ja biosaatavuutta. Samoja muuttujia voidaan hyödyntää myös arvioitaessa sedimentin ja alusveden välistä kemiallista tasapainoa ja aineiden vaihtoa. Vesistösedimenttien laadun muutoksia arvioitaessa voidaan arvioida mahdollista haittaa aiheuttavien alkuaineiden (metallit, puolimetallit, ravinteet), vierasaineiden (kemikaalit) ja sedimentin geokemiallisia ominaisuuksia muuttavien aineiden (rauta, mangaani, orgaaninen aines, sulfaatti, hienorakeinen mineraaliaines (saves)) kertymistä sedimenttiin. Viimeksi mainittuja ominaisuuksia tarvitaan myös metallien biosaatavuutta arvioitaessa ja niitä hyödynnetään pitoisuustulosten normalisoinnissa. Mikäli muutokset kiintoaineen sedimentaatiossa tai eloperäisen aineksen laadussa tai määrässä ovat todennäköisiä, niidenkin vaikutuksia on hyödyllistä arvioida.

Vaikutuksien arvioiminen

Vesistösedimenttien laatuun kohdistuvien vaikutuksien arvioimisessa on hyvä arvioida ainakin vastaanottavien järvien kerrostumisalueiden (erityisesti syvänteiden) sedimenttien pitoisuusmuutoksia vesistöön purettavien haitta-aineiden suhteen. Relevantit haitta-aineet on tunnistettu päästöjen arvioinnin yhteydessä. Saattaa olla tarpeen arvioida myös matalan veden sedimenttien (kulkeutumispohja) muutoksia purkukohtien läheisyydessä sekä virtavesien sedimenttien pitoisuuksia.

Järvien kerrostumisalueiden sedimentin pitoisuuksien muuttumisen etukäteisarviointi perustuu tietoihin sedimentoituvasta kiintoaineesta, johon päästö sitten sekoittuu. Esimerkiksi metallien tapauksessa sedimentissä on myös taustapitoisuuksia, jotka otetaan huomioon. Arvioinnissa käytettäviä pohjatietoja ovat seuraavat:

• arvio vastaanottavaan vesistöön kaivokselta johdettavien aineiden määristä (kuormituksesta aikayksikössä, ks. päästöjen arviointi)
• arvio toiminnan aiheuttamasta kiintoaineskuormituksesta, jos se on merkittävä suhteessa taustakertymään
• aineiden taustapitoisuus kohteena olevissa sedimenteissä
• kiintoaineen taustakertymä altaassa (nykytilaselvityksestä, ympäristöhallinnon vesistömallijärjestelmästä tai aiempien julkaistujen tutkimusten perusteella)
• kerrostumisalueen (kerrostumispohjan) pinta-ala (sedimenttikaikuluotauksin tai laskennallisesti: mallinnus, aaltosyvyys tai tehokas tuulen pyyhkäisymatka)
• arvio tarkasteltavan aineen pidättymisestä altaaseen (riippuu aineesta ja vastaanottavasta altaasta, erityisesti sen virtausoloista).

Näistä tiedoista voidaan arvioida kerrostuvan sedimentin laatu kuormitustilanteessa (taustasedimentaatio + kaivoskuormituksen tuoma lisäys). Menetelmää on kuvattu tarkemmin Kauppila et al. (toim.) 2013).

Vaikutuksia huokosveteen voidaan tarvittaessa arvioida suuntaa-antavasti sedimentti-vesi-jakaantumiskertoimien (Kd) avulla. Jakaantumiskertoimia voidaan määrittää paikallisesti, mikäli sedimentin pidätysominaisuudet eivät muutu oleellisesti toiminnan seurauksena. Kertoimia määritettäessä tulee vuodenaikaisvaihtelu ottaa tarpeen mukaan huomioon.

Epävarmuudet

Vesistösedimenttien ominaisuuksien muuttumisen arvioiminen etukäteen on haastavaa, ja arvio on syytä tehdä varsin karkealla tasolla. Epävarmuutta voidaan oleellisesti pienentää, jos nykytilan selvityksiin sisällytetään tutkimus kiintoaineen ja eri alkuaineiden nykyisestä kertymisestä. Kuormituksen pidättyminen altaaseen (retentio) jää tällöinkin merkittäväksi epävarmuustekijäksi, mutta toiminnan alettua siitä voidaan saada myös mittaustietoja arvion tarkentamiseksi.

Arvioitaessa kaivostoiminnan vaikutuksia vesistösedimentteihin on lähestymistavoissa huomioitava, että näytteenoton syvyysulottuvuus vaikuttaa merkittävästi tuloksiin. Ensinnäkin vesistöjen pohjien kerrostumisalueilla sedimenttiä kertyy koko ajan lisää, ja varsin lyhytkin sedimenttinäytesarja sisältää usein kymmenien vuosien kerrostumisen tuloksen kaikkine muutoksineen, aikajärjestyksessä päällekkäin. Toiseksi sedimentteihin valuma-alueelta kertyvä kontaminaatio myös useimmiten syntyy samojen kerrostumisprosessien kautta kuin muukin sedimentti, pois lukien öljyonnettomuuksien kaltaiset äkilliset vierasaineiden päästöt veteen. Kolmanneksi vesistösedimentit ja niiden huokosvesi ovat geokemiallisilta ominaisuuksiltaan jyrkästi vaihettuvia muutamien ylimpien senttien matkalla, ja tämän vaihettumisvyöhykkeen ominaisuudet muuttuvat alusveden laadun muuttuessa vuodenaikojen mukaan. Erityisesti nykytilaselvityksien tekeminen ennen toiminnan aloittamista on ensiarvoisen tärkeää, ja selvityksessä on hyvä ottaa huomioon em. vuodenaikaisvaihtelu ja sedimentin aikasarjaluonne (ks. nykytilan selvitykset).

Seuranta

Arvioinnin onnistumisen seuranta on erityisen tärkeää vesistösedimenttien tapauksessa, koska etukäteisarviointi on vaikeaa. Näytteenotolla ja mittauksilla voidaan todentaa arvioinnin luotettavuutta jo 2–3 toimintavuoden jälkeen keskittämällä näytteenotto aivan sedimentin yläosaan ja kontrolloimalla vuodenajan vaikutuksia tuloksiin. Myös huokosveden laadun muuttuminen on hyödyllinen seurantakohde.

Vaikutukset ilmanlaatuun

Hannu Komulainen (THL)

Tärkeimmät ilmanlaatuun vaikuttavat arvioitavat päästöt ovat pöly- eli hiukkaspäästöt ja kaasumaisten aineiden päästöt. Kaivoksilla pöly on pääasiassa malmin käsittelyyn liittyvää mineraalipölyä, mutta pienhiukkasia on myös poltto- ja pakokaasupäästöissä. Myös kaivannaisjätteistä saattaa syntyä pölypäästöjä (rikastushiekka-altaat, sakat, sivukivialueiden pölypäästöt) ja päällystämättömistä teistä pölyä. Kaivoksen prosessikuvauksista tulee päätellä, mitkä pölypäästölähteet ovat relevantteja kussakin kaivosympäristössä sisällytettäväksi ilmanlaatuarvioon. Tavoitteena on arvioida kaivokselta tulevan kokonaishiukkaspäästön vaikutus ilmanlaatuun.

Hiukkaspäästöt saattavat nostaa hiukkasten pitoisuuksia ilmassa, määräajaksi tai pysyvästi. Siten hiukkasiin liittyvä tärkein ilmanlaatutieto on hiukkasten pitoisuus ilmassa (eri kokoluokat: PM₁₀, PM_2.5). Myös hiukkasten kemiallisella koostumuksella (alkuaineet; tien pinnan pöly, kaivoksen mineraalipöly) on merkitystä niiden toksisuudelle ja terveysvaikutuksille. Erityyppisistä lähteistä tulevat hiukkaset ovat haitallisuudeltaan erilaisia, mutta kaikkea tähän liittyvää ei vielä tiedetä yksityiskohtaisesti. Kaivoksen pölypäästöjä voidaan arvioida kvantitatiivisesti eri prosessien ja työvaiheiden pölypäästökertoimien avulla (Kauppila et al. 2013b). Energiantuotannon ja ajoneuvojen päästöjen arviointia on kuvattu mm. lähteessä Pasanen & Kousa (2013). Eri malmimäärien käsittelyssä syntyvistä hiukkaspäästöjen määristä voidaan tehdä laskelmia ja mallittaa niiden perusteella hiukkasten leviäminen ilmaan kaivoksen ympäristöön (Tuomisto 2013).

Mallituksesta on mahdollista saada arvio erikokoisten hiukkasten pitoisuudesta ja leviämisalueesta ilmassa ja käyttää tätä tietoa hiukkasten terveysriskinarvioon. Maaperään päätyvä karkeampi hiukkasfraktio vaikuttaa myös maaperän kuormittumiseen pölyn sisältämillä aineilla ja aiheuttaa pintojen likaantumista (esimerkiksi grafiittipöly). Laskelmiin perustuvat hiukkasarviot ovat erityisen hyödyllisiä kaivostoiminnan suunnitteluvaiheessa. Voidaan arvioida eri malmimäärien käsittelyyn liittyvien hiukkaspäästöjen eroja ja niiden vaikutusta ilman laatuun. Arvioissa tulisi ottaa kantaa siihen, miten hyvin arvioon käytetty päästökerroin, malli tai laskelma edustaa ja ennustaa tilannetta arvioitavassa kohteessa ja mitkä ovat siihen liittyvät suurimmat epävarmuudet ja niiden vaikutus arvioon.

Jo toimivalla kaivoksella kaivoksen toiminnan vaikutus ilmanlaatuun voidaan parhaiten todeta mittaamalla seurantaan valittujen parametrien (esim. PM₁₀, PM_2.5) pitoisuuksia ilmasta. Kerätyistä hiukkasnäytefraktioista tulisi analysoida myös hiukkasten kemiallinen koostumus. Jos päästö pysyy samanlaisena, analyysiä ei ole tarvetta toistaa jokaisesta hiukkasmäärityskerrasta erikseen.

Ilman laadusta antaa epäsuoraa tietoa myös pölylaskeuman seuraaminen. Pölylaskeuma kuvastaa hiukkasia, joiden viipymä ilmassa on lyhytaikainen (isohkoja hiukkasia). Pölylaskeumasta voidaan analysoida myös pölyn koostumusta (kemiallinen koostumus, orgaaninen aines) keräysjaksojen välillä. Se sijaan pölylaskeuma ei kuvasta hyvin hiukkasten pitoisuuden vaihtelua ilmassa keräysjakson aikana, koska keräys on kumulatiivista. Se kuvastaa ennen kaikkea kaivoksen mineraalipölypäästöjen karkean fraktion määrissä tapahtuvia muutoksia.

Kaasumaiset aineet

Kaivostoiminnasta ulkoilmaan päätyviä haihtuneita tai kaasumaisia aineita voivat olla esimerkiksi

• rikkidioksidi (SO₂)
• rikkivety (H₂S)
• muut haisevat rikkiyhdisteet (TRS)
• typpidioksidi (NO₂), muut typen oksidit (typpioksidi, NO)
• hiilivedyt (HC)
• hiilimonoksidi (CO)
• hiilidioksidi (CO₂)
• muut haihtuvat orgaaniset aineet (VOC).

Niiden vaikutus ulkoilman laatuun kaivosalueen ulkopuolella riippuu päästön määrästä (päästön tiheys, kesto, kokonaispäästön määrä). Siten kaasumaisten aineiden merkittävyys päästönä on täysin kaivoskohtainen. Myös päästöjen koostumus on vaikutusten kannalta oleellinen. Kaasupäästöissä saattaa olla vain yksittäinen aine, joka on ympäristö(terveys)vaikutusten kannalta merkityksellinen. Koska kaasumaiset epäpuhtaudet laimenevat ilmaan, niiden suurimmat pitoisuudet ilmassa ovat päästölähteen lähimmässä ympäristössä kaivosalueella. Pitoisuudet laimenevat nopeasti ilmaan sekoittumisen vuoksi. Kaasumaisista epäpuhtauksista potentiaalisimmin haittaa kaivosympäristössä aiheuttavat hajurikkiyhdisteet (ks. Hajuhaitat)

Arvioita tehtäessä on ensimmäiseksi syytä kartoittaa, mitkä aineet ylipäänsä voivat vaikuttaa ilmanlaatuun, ja keskittää arvio niihin. Siihen vaikuttavat

• päästön kokonaismäärä (todennäköisesti todettava vaikutus ilmanlaatuun)
• päästön haitallisuuden luonne (hajurikkiyhdisteet- hajuhaitta, muu terveyshaitta)
• päästön ajallinen vaihtelu (suurten pitoisuuksien välitön vaikutus)
• päästölähteen luonne (leviämisalue: korkea piippu – maan pinnassa)
• aineen käyttäytyminen ilmassa (säilyvyys ja mahdollinen ilmakemia).

Päästömäärien vaikutuksista ilmanlaatuun on saatavissa tietoa muista yhteyksistä (esimerkiksi energiantuotanto, jätteiden poltto) ja jo toimivilta kaivoksilta (tarkkailuohjelmien ilmanlaatuselvitykset), joten näitä tietoja kannattaa yrittää käyttää hyödyksi vertailukohtana. Kun arvioitavan aineen pitoisuus ilmassa voidaan laskennallisesti arvioida, mallintaa tai mitata (jo toimiva kaivos), sitä voidaan parhaiten käyttää ilmanlaatuvaikutuksen arviointiin. Terveysriskinarvioon se on oleellinen perustieto (ks. Ilman epäpuhtauksien terveysvaikutukset). Koerikastusvaiheesta saatavat tiedot ovat tärkeitä kaasumaisten päästöjen arvioinnissa ja kaivostoiminnan ilmapäästöjen arvioimiseen käytettäviin ohjeistuksiin sisältyy myös kaasumaisten päästöjen arviointiohjeita (esim. Commonwealth of Australia 2011).

Vaikutukset ilmastoon

Jorma Jantunen (SYKE)

Kaivoshankkeiden vaikutukset ilmastoon tarkoittavat lähinnä kasvihuonekaasupäästöjä. Niiden vaikutukset ovat globaaleja, eivätkä ne kohdennu paikalliseen ympäristöön. Kaivoksista aiheutuu kasvihuonepäästöjä kolmesta lähteestä:

• Kaivosalueelta poistetaan laajasti metsä- ja muu kasvillisuus, mikä vähentää hiilidioksidin sitoutumista kasvillisuuteen.
• Hankkeen vaatiman energian tuotanto ja hankkeesta aiheutuvan liikenteen päästöt ovat hiilidioksidipäästöjen lähde. Vaikutus kasvihuonekaasupäästöihin riippuu käytetyn energian tuotantotavasta.
• Hiilidioksidia vapautuu, kun malmi prosessoidaan metalliksi. Rikastusmenetelmistä johtuvat hiilidioksidipäästöt voivat vaihdella merkittävästi. Erityisesti poltettu kalkki on merkittävä välillisten CO₂-päästöjen aiheuttaja. Kaivosteollisuudessa kalkilla säädellään pH:ta sekä prosesseissa että vesienkäsittelyssä.

Yleensä kaivosten hiilidioksidipäästöistä suurin osa syntyy suorista päästöistä (polttoaineiden ja lämmöntuotannon päästöt tai ostettu sähkö). Ilmastoon vaikuttavista kasvihuonepäästöistä kuvataan niiden määrät ja mahdollisten hankevaihtoehtojen erot, jos niillä sellaisia on. Päästöjen määrän hahmottamiseksi on hyvä verrata niitä sekä paikallisiin lähteisiin että valtakunnallisiin teollisiin päästöihin. Mikäli kaivoskohteessa aiotaan tehdä kasvihuonekaasuja tai niiden päästöjä vähentäviä toimia, kuten hiilidioksidin sidontaa kaivannaisjätteisiin tai laajamittaista geoenergian hyödyntämistä, myös nämä kuvataan.

Katso myös

Tämä sivu on tiedonmuru. Tämä sivu poikkeaa muusta Opasnetin sisällöstä sen suhteen ettei se ole vapaasti muokattavissa. Käyttäessäsi sivun sisältämää tietoa muualla ole hyvä ja viittaa tähän sivuun näin: Kauppila T, Kauppila PM, Räisänen ML, Makkonen H, Jantunen J, Komulainen H, Törmä H, Kauppinen T, Leppänen MT, Tornivaara A, Pasanen A, Kemppainen E, Liukko U-M, Raunio A, Marttunen M, Mustajoki J, Huttula T, Kauppi S, Ekholm P, Tran-Nguyen E, Vormisto J, Karjalainen N, Tuomela P, Hietala J: Hyviä käytäntöjä kaivohankkeiden ympäristövaikutusten arvioinnissa. Opasnet 2015. Viite: Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 222, 2015. [[1] Hyviä käytäntöjä kaivoshankkeiden YVAssa TR222] Viitattu 23.12.2024.

Tämä sivu on tiedonmuru. Sivutunniste: Op_fi5476
Moderaattori:Heta (katso kaikki) Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi5476}} Tämän Opasnet-sivun julkaisutiedot Kauppila T, Kauppila PM, Räisänen ML, Makkonen H, Jantunen J, Komulainen H, Törmä H, Kauppinen T, Leppänen MT, Tornivaara A, Pasanen A, Kemppainen E, Liukko U-M, Raunio A, Marttunen M, Mustajoki J, Huttula T, Kauppi S, Ekholm P, Tran-Nguyen E, Vormisto J, Karjalainen N, Tuomela P, Hietala J: Hyviä käytäntöjä kaivohankkeiden ympäristövaikutusten arvioinnissa. Opasnet 2015. Viite: Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 222, 2015. [[2] Hyviä käytäntöjä kaivoshankkeiden YVAssa TR222] Viitattu 23.12.2024.