Luikonlahden vesistöjen ekologinen riskinarviointi

Tämä sivu on tutkimus. Sivutunniste: Op_fi3524
Moderaattori:Ei ole (katso kaikki) Kuinka ryhtyä moderaattoriksi? Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi3524}}

Johdanto

Luikonlahden pintavesien ekologinen riskinarviointi tehtiin vaiheittaisen arviointimenettelyn mukaan. Perusarvioinnissa järvi- ja purovesien metallipitoisuuksia verrattiin asetettuihin ympäristönlaatunormeihin (AA-EQS -arvot) ja taustapitoisuuksiin. Jos metallin pitoisuus vedessä ylitti asetetun ympäristönlaatunormin, riskinarviointia tarkennettiin. Haitta-aineelle johdettiin yleinen PNEC_vesi -arvo, jos yleistä PNEC_vesi –arvoa ei ollut valmiina saatavilla, käyttämällä vesiympäristön haitattomia pitoisuuksia (NOEC –arvoja) kolmelta eri ravintoketjutasolta: perustuottajat (levät), kuluttajat (hyönteiset) ja kalat. Tarkennetun riskinarvioinnin toisessa vaiheessa aineistolle tehtiin biosaatavuuskorjaus parantamaan kohdekohtaista riskinarviota.

Luikonlahden järvi- ja purovesien riskinarvioinnissa käytetyt aineistot

Luikonlahden vesistöjen riskinarvioinnissa käytettiin Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy:n vuoden 2011 tarkkailuohjelman ja Herttatietokannan mittaustuloksia Luikonlahden (LUI2, LUI3, LUI3A, LUI4, LUI5, LUI7) ja Petkellahden (PE1A, PE1) vesistöhavaintopaikoilta (Taulukko 1). Vesihavaintopisteet on esitetty Liitteen 1 kartassa. Riskinarviointiin sisällytettiin myös GTK:n keräämät purovesinäytteet (Taulukko 2). Luikonlahden kaivosalueella ja sen ympäristössä virtaavista puroista otettiin vesinäytteitä marraskuussa 2010 sekä touko-, syys- ja marras-/joulukuussa 2011. Tässä riskinarviossa keskityttiin ainoastaan vuonna 2011 kerättyihin näytteisiin.

Taulukko 1. Luikonlahden vesistöhavaintopaikat 2011 (Savo-Karjalanympäristötutkimus Oy, 2012).

Havaintopaikka	Koordinaatit	Kokonaissyvyys (m)
Retunen, PE1A	698247-443290	22
Retunen, PE1	698221-443210	21
Rikkavesi, LUI2	698012-443370	10
Rikkavesi, LUI3	697883-443462	19
Rikkavesi, LUI3A	697780-443552	18
Rikkavesi, LUI4	697547-443544	8,5
Rikkavesi, LUI5	697605-443668	21
Rikkavesi, LUI7	6974404-3591464	22

Taulukko 2. Luikonlahden purovesinäytteiden näytteenottopaikat 2011.

Näytepiste	Lisämääre
Lui 01	Kylmäpuro, juoksutuspadon alapuolelta
Lui 02	Heinälampi, läheltä Kylmäpuroa
Lui 03	Heinälammen E-padon alta
Lui 04	Heinälammen EL-padon alta
Lui 05	Heinälammen EL-padon alta
Lui 06	Kalkitusaseman alta
Lui 07	Rhk-altaan padon lounaiskulman alta
Lui 09_pinta_1m	Pajamalmin avolouhos, pinta 1 m
Lui 09_syv_29m	Pajamalmin avolouhos, syvä 29 m
Lui 10	Puro Palolammesta Pajamalmin avolouhoksen kohdalta
Lui 11	Palolammesta laskeva puro, kalkkipadon yläpuolelta
Lui 12	Palolampi, läheltä Luusuaa
Lui 13	Avolouhos, (Asuntotalo)
Lui 14	Suurisuon kosteikolle etelästä tuleva puro, yläjuoksu
Lui 15	Suurisuon kosteikon purkuoja
Lui 17	Suurisuon kosteikolle kalkkiojaa tuleva vedet
Lui 18	Oja radan takana, yläjuoksu
Lui 19	Palopuro, Juuantien yläpuolella
Lui 20	Palopuro, Juuantien alapuolelta, ennen Myllypuron kosteikkoa
Lui 21	Myllypuro, kosteikon jälkeen
Lui 22	Myllypuro, ennen Petkellammesta tulevia puroja
Lui 23	Myllypuro, ennen Petkellahteen laskua
Lui 24	Petkelpuro, lammikon jälkeen
Lui 25	Petkelpuro, ennen lammikkoa
Lui 26	Petkelpuro, Juuan tien alapuoli (tierummun jälkeen)
Lui 27	Luikonlahteen laskeva puro, Heinälammen länsipuoli, laskukohta
Lui 29	Luikonlahteen laskeva puro, Heinälammen länsipuoli, radan yläpuoli
Lui 30	Luikonlahteen laskeva puro, Heinälammen länsipuoli, yläjuoksu
Lui 31	Kylmäpuro, lasku Luikonlahteen
Lui 33	Kylmäpuro, keskimmäinen näyte soiden välistä
Lui 34	Luikonlahteen Heinälammen lounaisreunalta laskeva puro, Luikonlahden rannan läheltä
Lui 35	Luikonlahteen Heinälammen lounaisreunalta laskeva puro, radan E-puolelta
Lui 36	Luikonlahteen Heinälammen lounaisreunalta laskeva puro, radan P-puolelta, Mampselinkalliolta tulevat vedet

Valuma-alueen tarkastelu

Petkellahden kuormittuneisuus johtuu lähinnä vanhasta kaivostoiminnasta. (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy 2012). Petkellahden nykyinen metallikuormitus on peräisin Palolammesta laskevasta Myllypurosta (Mäkinen 2004 GTK raportti). Palo- ja Myllypuron valumavesiä käsitellään kalkkipadolla, ilmastusportaikolla sekä kosteikkopuhdistamoilla (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy 2012). Luikonlahden kaivoksen jätevedet juoksutetaan Heinälammesta Kylmäpuron kautta Luikon-lahteen, mikä kuormittaa vesistöä. Kylmäpuro laskee lähelle vesistöhavaintopistettä LUI3A. Kaivoksen jätevedet sisältävät muun muassa kohonneita pitoisuuksia rautaa, nikkeliä ja arseenia. Vuonna 2011 jätevesienjuoksutusta oli yhteensä 871 400 m3. Muutoin Luikonlahteen laskee sen valuma-alueelta pääasiassa pieniä purovesiä sekä Rauvanjoen vesistöalueen vedet. Lahti on yhteydessä Rikkaveteen ja Ohtaansalmen kautta Juojärveen. (Vuosiyhteenveto 2011).

Veden laatu

Petkellahden ja Luikonlahden vesistöt ovat ominaisuuksiltaan erilaisia vesistötyyppejä: Petkellahti on ravinteikas ja ruskeavetinen kun taas Luikonlahti on kirkasvetinen ja karu. Jo pelkästään vesistöjen erilaiset piirteet viittaavat metallien erilaiseen biosaatavuuteen. Palolampi ja Petkellahti pysyvät koko ajan kerrostuneina ja pohja on hapeton ympäri vuoden. Tämä tekee pohjaeläimien ja muiden eliöiden elinolosuhteet vaikeaksi ja Petkellahden on havaittukin olevan pohjaeläimistöltään erittäin köyhä (Kokemäenjoen vesistön vesiensuoje-luyhdistys ry 2006).

Järvien luokittelussa vesistön laatumuuttujista tärkeimpiä ovat kokonaistyppi ja – fosfori, orgaanisen aineksen osuus sekä klorofylli-a:n määrä. (Vuori et al. 2009). Kokonaistypen, – fosforin ja klorofylli a:n perusteella järvet voidaan luokitella eri rehevyystasoille taulukon 3 mukaan (Heikkinen & Väisänen 2007). Taulukossa 4 on esitetty Petkellahden ja Luikonlahden vedenlaatuominaisuudet, jotka vaikuttavat keskeisesti vesistön rehevyyteen. Tiedot on koottu vuosien 2006–2012 Herttatietokannan aineistosta. Luikonlahti on karu järvi, jossa kokonaistyppi jää alle 400 µg/L ja kokonaisfosfori alle 15 µg/L. Klorofylli-a vaihtelee havaintopisteiden välillä 4-6,02 µg/L ja alimmat arvot ovat kaukaisimmilta havaintopisteiltä, jossa kuormitus ei vaikuta yhtä paljon kuin järven pohjoispään havaintopisteillä. Petkellahti on lievästi rehevän tai rehevän tasolla, missä kokonaistyppi ja –fosfori ovat yli 400 µg/L ja yli 15 µg/L sekä klorofylli-a yli 8 µg/L.

Veden orgaaninen aines ilmoitetaan liuenneena orgaanisena aineena (DOM) sekä hiukkas-maisessa muodossa olevana orgaanisena aineena (POM). Vesinäytteen humuksen määrä (DOCappr) voidaan arvioida veden väriluvun perusteella: väriluku 6,6 mg Pt/L vastaa noin 1 mg/L humusta (Särkkä 1996). Luikonlahti luokitellaan mesohumoosiseksi eli ruskeavetiseksi ja humuspitoiseksi veden väriluvun (40–80 mg Pt/L) ja näkösyvyyden (1,25–3,5 m) perus-teella. Petkellahden alue ja Retunen ovat puolestaan polyhumoosisia eli erittäin runsashumuksisia (> 80 mg Pt/L).

Taulukko 3 Järvien eri rehevyystasoille määritetyt raja-arvot (Forsberg & Ryding 1980).

Rehevyystaso	N (µg/L)1	P (µg/L)1	Klorofylli-a (µg/L)
Karu	< 400	< 15	< 3
Lievästi rehevä	400-600	15-25	41093
Rehevä	600-1500	25-100	14793
Ylirehevä	> 1500	> 100	> 40

1 Kokonaispitoisuus

Taulukko 4 Luikonlahden (LUI) ja Petkelahden (PE) vedenlaatutiedot avovesikauden keskiar-votuloksina (Herttatietokanta 2006-2012). Veden humuspitoisuus DOCappr. (mg/L) on veden väriluvun perusteella laskennallisesti määritetty arvo.

Havainto-piste	Näkö-syvyys (m)	pH	O2 (mg/L)	P (µg/L)1	N(µg/L)1	Väriluku(mg/L Pt)	DOCappr (mg/L)	Klorofylli-a (µg/L)
PE1A	1,60	6,46	3,27	15,48	878,33	360,04	54,55	8,27
PE1	1,69	6,21	6,38	18,00	492,44	114,23	17,31	8,23
LUI2	2,80	6,71	6,50	14,00	391,00	43,61	6,61	6,02
LUI3	3,00	6,64	7,66	8,78	407,67	38,06	5,77	5,34
LUI3A	3,05	6,67	7,20	8,97	383,79	38,06	5,77	4,36
LUI4	2,69	6,61	5,80	11,60	361,67	43,24	6,55	5,01
LUI5	3,17	6,69	8,07	7,98	374,33	37,78	5,72	4,56
LUI7	3,02	6,77	8,01	7,67	381,67	40,00	6,06	4,00

1 Kokonaispitoisuus

Veden puskurikapasiteetti ja happamuus

Luikonlahden vesien alkaliniteetista ei ollut saatavilla tietoja, joten vesistön happamoitumista arvioitiin tarkastelemalla pinta- ja pohjakerroksen pH:n muutoksia ja sulfaattipitoisuuksia. Kuvassa 1 on esitetty Luikonlahden ja Petkellahden vuosien 2002-2012 sulfaattipitoisuudet ja pH arvot avovesikausien keskiarvoina, pinnanläheisestä vesikerroksesta 0-1 m syvyydeltä ja pohjanläheistä vesikerroksesta noin metri pohjan yläpuolelta (Hertta-tietokanta).

Luikonlahdessa pinnanläheisen vesikerroksen pH-arvot ovat laskeneet vuoden 2010 jälkeen, mutta pH on vielä 6,7 lukemissa. Laskeva kehityssuunta viittaa mahdollisten happamoittavien yhdisteiden vaikutuksiin, mitkä voisivat näkyä paremmin alkaliniteetissa. Pohjassa arvot ovat olleet yli pH 6,3 tasolla koko seurantakauden ja nousseet viime vuosina (pH 6,5-6,6). Vuoden 2007 jälkeen pH on laskenut kaikilla havaintopaikoilla, mutta on palautunut takaisin 6,5–6,6 tasolle viimeisimpien mittausten mukaan (Hertta -tietokanta).

Luikonlahden sulfaattipitoisuuksien kehityssuunta on ollut laskeva kaikilla havaintopisteillä. Selvemmin kaivostoiminnan kuormitus näkyy havaintopisteen 3A pohjanläheisen vesiker-roksen sulfaattipitoisuuksissa, jotka ovat olleet korkeita vuoden 2003 jälkeen, mutta laske-neet lähelle Suomen järvien tyypillistä tasoa. Petkellahdella pinnanläheisessä vesikerroksessa pH:n muutos on ollut laskeva ja alimmillaan se on noin 6,1. Petkellahden havaintopisteiden pH arvot ovat samankaltaisia. Sen sijaan pohjanläheisessä vesikerroksessa pH –arvot vaihtelevat havaintopaikkojen välillä. Havainto-pisteen 1 pH -arvo on muihin Luikonlahden havaintopisteisiin verrattuna matala, vaihdellen välillä 5,9–6,3. Happamuus eivät viittaa puskurikyvyn alenemaan, sillä arvot ovat pysyneet neutraalin tasolla (Kuva 1).

Petkellahden havaintoalueiden kuormittuneisuudessa voidaan nähdä eroja pohjanläheisen vesikerroksen sulfaattipitoisuuden perusteella (Kuva 1). Havaintopaikka 1A:n sulfaattipitoisuus on moninkertainen verrattuna kaivosta lähempänä olevaan havaintopaikkaan 1. Pinnanläheisen vesikerroksen sulfaattipitoisuudet ovat pienempiä ja normaalien pitoisuuksien rajoissa molemmilla havaintopisteillä.

Kuva 1 Luikonlahden ja Petkellahden pH arvot (A ja B) ja sulfaattipitoisuudet (mg/ L)(C ja D) vuosina 2002–2012 (Herttatietokanta). Pinnanläheisen (0-1 m) vesikerroksen tulokset ku-vaajissa A ja C, ja pohjanläheisen vesikerroksen tulokset kuvaajissa B ja D.

Eliöstö

Luikonlahden ja Retusen vesistöistä on julkaistu eläinplankton tietoja vuodelta 2006 (Saarikari 2007) havaintopisteiltä Retunen 1A, Retunen 1, Luikonlahti 3A ja Luikonlahti 7. Sisävesien planktoneläimiä ovat rataseläimet (Rotifera), äyriäisiin kuuluvat vesikirput (Cladocera), keijuhankajalkaiset (Calanoida) sekä kyklooppihankajalkaiset (Cyclopoida). Alkueliöihin (Protista) kuuluvia eliöitä ovat esimerkiksi siimaeliöt ja ripsieläimet. Päällysvedessä havaittiin kaikkiaan 16 äyriäiseläinplanktonlajia (mm. D. cristata, D. longiremis ja D. galeata), jotka olivat Luikonlahdella suurikokoisempia kuin Retusella. Kaikilla havaintopisteillä eläinplanktonin kokonaisbiomassa oli alhainen (keskiarvo 23,5 mgC/m3). Myös kaikkien havaintopaikkojen, mutta erityisesti Retusen, alusveden eläinplanktonin kokonaisbiomassa oli erittäin pieni (havaintopisteiden keskiarvo 7,4 mgC/m3). Luikonlahden alusveden äyriäiseläin-planktonista vallitsevia lajeja olivat Calanoida-hankajalkaiset (Eudiaptomus gracilis, E. graciloides, Eurytemora lacustris, Heterocope appendiculata, Limnocalanus macrurus). Retusen havaintopaikoilla puolestaan kyklooppihankajalkaisten nauplius -vaiheiden suhteellinen osuus lajistosta oli suuri.

Luikonlahden levämäärää on tarkkailtu klorofylli-a pitoisuuden avulla, mutta kasviplanktonin lajimäärityksiä ei ole tehty. Klorofylli-a on keskimäärin 6,3 µg/L Suomen järvissä (Särkkä 1996). Levämäärät Luikonlahdella (2,9–3,9 g/L) ja Petkellahdella (5,2–8,3 µg/L) viittaavat melko niukkaan levätuotantoon (Savo-Karjalan ympäristötutkimus Oy, 2011).

Luikonlahden ja Retusen kalojen metallipitoisuuksista on viimeisimmät tiedot vuodelta 2003 (Savo-Karjalan Vesiensuojeluyhdistys ry 2004). Arseeni ja nikkelipitoisuudet hauen ja ahvenen lihassa olivat alle määritysrajan.

= Metalliyhdosteiden riskikuvaus Luikonlahden ja Petkelahden pintavesille

Perusarviointi

Ympäristölaatunormit

Pintaveden metalleille on asetettu ympäristönlaatunormeja ainoastaan kadmiumille, elohopealle, lyijylle ja nikkelille Valtioneuvoston asetuksessa vesiympäristölle vaarallisista ja haitallisista aineista (1022/2006, VESPA –asetus, muutoksia 868/2010). Arseenille, kromille, kuparille, raudalle ja sinkille sovellettiin Kanadan ympäristölaatunormeja pintavesien haitta-aineille (http://ceqg-rcqe.ccme.ca/)(Taulukko 6). Verrattaessa kohdekohtaisia pitoisuuksia ympäristölaatunormeihin metallien ja metalliyhdisteiden luonnolliset taustapitoisuudet otettiin huomioon lisäämällä EQS –arvoon arvio luontaisesta taustapitoisuudesta (Taulukko 7). Arvioinnissa voidaan huomioida myös metallien biosaatavuuteen vaikuttavat tekijät kuten veden kovuus, pH tai muut veden laadun muuttujat.

Taulukko 5. Metallien ympäristönlaatunormit (µg/L) vesistöille (EU Direktiivi (2008/105/EY)1/ Kanadan ympäristönlaatu ohjearvot (http://ceqg-rcqe.ccme.ca/ 2)

Metalli	Arseeni (As)	Kadmium (Cd)	Koboltti (Co)	Kromi (Cr)	Kupari (Cu)	Lyijy (Pb)	Nikkeli (Ni)	Rauta (Fe)	Sinkki (Zn)
Järjestysluku	33	48	27	24	29	82	28	26	30
CAS-numero	7440-38-2	7440-43-9	7440-48-4	7440-47-3	7440-50-8	7439-92-1	7440-02-0	7439-89-6	7440-66-6
Hapetusluku	(-3, 0, +3, +5)	(+2)	(+2, +3)	(+6, +3, +2)	(+2, +1)	(+2, +4)	(+2, +3)	(+2, +3, +4, +5)	(+2)
Ympäristön laatunormi (µg/L)1	-	0,08/ 0,45	-	-	-	7,2/-	20/-	-	-
Ympäristön laatunormi (µg/L)2	5	0,017	-	(Cr+6) 1,0 / (Cr+3) 8,9	2	-	25	300	30

Taulukko 6. Kadmiumin, nikkelin ja lyijyn luontaisen taustapitoisuuden arvion sekä ympäristönlaatunormin summa (µg/L) (VESPA 868/2010).

'	Cd	Ni	Pb
Vähähumuksiset (väriluku Pt < 30)	0,02 + 0,08 = 0,1	1 + 20 = 21	0,1 + 7,2 = 7,3
Humuksiset (väriluku Pt 30-90)	0,02 + 0,08 = 0,1	1 + 20 = 21	0,2 + 7,2 = 7,4
Runsashumuksiset (väriluku Pt > 90)	0,02 + 0,08 = 0,1	1 + 20 = 21	0,7 + 7,2 = 7,9

Vaarasuhde vesistöjen metallipitoisuuksille laskettiin vertaamalla mitattua veden liukoista metallipitoisuutta (PEC_dissolved) ympäristölaatunormiin:

Ekologinen RCRaq= PECdissolved (µg/l) / AA_EQS (µg/l)

Metallipitoisuudet Luikonlahden ja Petkellahden havaintoalueilla

Luikonlahden vesistöjen metallipitoisuustiedot ovat 2011 kevään ja syksyn mittaustuloksia (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy 2012). Petkellahden havaintopisteellä PE1A raudan, nikkelin ja sinkin pitoisuudet ylittivät ympäristölaatunormit syvemmissä vesikerroksissa (10 m) ja pohjan lähikerroksessa. Myös sulfaatin pitoisuudet ovat korkeita pohjan lähikerroksissa, mutta pinnassa ja havaintopaikassa PE1 pitoisuudet ovat Suomen järvien tavanomaista tasoa (Taulukko 7). Petkellahden 1A havaintopisteen pohjan läheisyydessä veden sulfaatti-, mangaani- ja rautapitoisuudet ovat suuria, mikä viittaa mahdolliseen happamoitumisriskiin alueella. Sekä kevät- että syyskauden rautapitoisuudet ylittivät Kanadan ympäristölaatunormin (300 µg/L) kaikissa syvyyksissä.

Taulukko 7. Petkellahden vesistön metalli- ja sulfaattipitoisuudet avovesikaudelta 2011. (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy 2011).(* nd)

HavPaik.	NäytePvm	Syvyys (m)	SO4 (mg/L)	Fe	Mn	Zn	Ni	As	Co
PE1A	7.4.2011	1	5,2	770	17	<10	<2	*	<2
PE1A	7.4.2011	10	270	7400	2800	180	76	*	64
PE1A	7.4.2011	20,1	330	14000	2600	220	87	*	53
PE1A	5.9.2011	1	15	380	100	11	6	*	<2
PE1A	5.9.2011	10	280	11000	3000	150	64	*	60
PE1A	5.9.2011	20	300	19000	3300	120	60	*	55
PE1	7.4.2011	1	4,7	730	14	<10	<2	*	<2
PE1	7.4.2011	10	15	1100	95	13	6	*	<2
PE1	7.4.2011	16,3	28	2300	1100	26	12	*	11
PE1	5.9.2011	1	8,3	410	120	<10	3	*	<2
PE1	5.9.2011	10	6,6	1000	160	<10	2	*	<2
PE1	5.9.2011	16	6,7	1900	1100	11	3	*	4

Taulukko 8. Petkellahden vesistön RCR_EQS metallipitoisuuksien mediaani-, minimi- ja maksimiarvoille 2011.

'	SO4	Fe	Zn	Ni
Raja-arvo. EQS	100 mg/L	300 µg/L	30 µg/L	21 µg/L
Max	3.3	63.3	7.3	4.1
Med	0.2	6.3	0.4	0.3
Min	0.0	1.3	0.2	0.0

Luikonlahden vesistön sulfaattipitoisuus oli haitattomalla tasolla koko vesikerrok-sessa, mutta rautapitoisuus ylittyi pohjanläheisessä vesikerroksessa kaikilla muilla havaintopisteillä paitsi pisteellä LUI5. Luikonlahdessa happamoitumisvaara ei ole yhtä suurta kuin Petkellahdessa. Havaintopisteen LUI2 arseenipitoisuus ylitti raja-arvon (5 µg/L) syyskuun mittaus ajankohtana, jolloin se oli 15 µg/L. Luikonlahden vesistön sinkki- ja nikkelipitoisuudet jäivät alle ohjearvojen (Taulukot 9 ja 10).

Taulukko 9. Luikonlahden vesistön sulfaatti- ja metallipitoisuudet avovesikaudelta 2011 (huhti-, kesä tai syyskuu).

HavPaik	NäytePvm	Syvyys (m)	SO4 (mg/L)	Fe	Mn	Zn	Ni	As
LUI2	7.4.2011	8	9,3	390	140	<10	5	<2
LUI2	28.6.2011	8,4	7,4	450	140	<10	4	3
LUI2	5.9.2011	8	4,8	6100	1300	<10	6	15
LUI3	7.4.2011	17,6	13	600	600	<10	6	<2
LUI3A	7.4.2011	16,4	11	550	200	<10	7	4
LUI3A	5.9.2011	16,5	7,1	310	260	<10	4	2
LUI4	28.6.2011	7,6	5,6	320	220	<10	3	<2
LUI4	5.9.2011	7,5	3,8	3300	1800	<10	4	4

Taulukko 10. Luikonlahden vesistön RCR_EQS metallipitoisuuksien mediaani-, minimi- ja maksimiarvoille.

'	SO4	Fe	Ni	As
Raja-arvo. EQS	100 mg/L	300 µg/L	21 µg/L	5 µg/L
Max	0.1	20.3	0.3	3.0
Med	0.1	1.7	0.2	0.5
Min	0.0	1.0	0.1	0.2

Taulukko 11. Metallien liukoisten pitoisuuksien (µg/L) mediaani, minimi ja maksimi purovesissä vuonna 2011.

Metallipitoisuudet purovesissä

Näyteenottoaika	pH	SO4 mg/l	As µg/l	Co µg/l	Cr µg/l	Cu µg/l	Ni µg/l	Zn µg/l	S µg/l
Toukokuu2011
Mediaani	6.8	215	0.2	12.7	0.2	3.0	77.9	54.8	70050
Min	5.6	8.1	0.1	0.3	0.1	0.4	2.8	2.6	2780
Max	7.9	1480	28.3	87.3	1.3	17.1	434.0	801.0	423500
Syyskuu2011
Mediaani	6.8	424	0.3	28.4	0.2	1.4	125.0	42.0	7170
Min	5.5	10.7	0.1	0.1	0.1	0.1	5.0	3.0	50
Max	7.1	1430000	50.8	116.0	1.1	13.7	309	1670	454000
Marras/joulukuu 2011
Mediaani	6.9	304	0.2	43.2	0.2	2.0	127	335	118000
Min	5.9	19	0.2	0.2	0.1	0.4	9.2	2.5	7490
Max	7.4	163	7.8	122.0	0.7	13.9	407	1790	509000

Taulukko 12. Purovesien RCR_EQS metallipitoisuuksien mediaani-, minimi- ja maksimiarvoille 2011. Nikkelin EQS –arvossa on huomioitu alueen taustapitoisuus (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy).

Näyteenottoaika	As	Co	Cr	Cu	Ni	Zn
Toukokuu2011
Mediaani	0.03	*	0.02	1.51	3.71	1.83
Min	0.02	*	0.01	0.18	0.13	0.09
Max	5.66	*	0.15	8.55	20.67	26.70
Syyskuu2011
Mediaani	0.06	*	0.03	0.71	5.95	1.40
Min	0.02	*	0.01	0.03	0.24	0.10
Max	10.16	*	0.13	6.85	14.71	55.67
Marras-joukukuu2011
Mediaani	0.04	*	0.03	0.98	6.05	11.17
Min	0.03	*	0.01	0.21	0.44	0.08
Max	1.55	*	0.08	6.95	19.38	59.67

Veden metallipitoisuuksien perusteella tarkennettu riskinarviointi tehtiin EQS -arvot ylittäneille Luikonlahden arseenille, ja Petkellahden nikkelille ja sinkille. Purovesien tarkennettu riskinarvio tehtiin arseenille, kuparille, nikkelille ja sinkille EQS-arvon ylittävien pitoisuuksien vuoksi, sekä koboltille koska sille ei ollut saatavilla EQS-arvoa.

Tarkennettu arviointi

Aluksi vesistöille valittiin altistumisen kannalta merkittävimmät kohde-eliöt. Luikonlahdella veden metallipitoisuus ylitti säädetyt ympäristölaatunormit ainoastaan arseenilla. Eliöt voivat altistua arseenille ravinnon, ihon tai kiduksien kautta, ja vesieliöistä lähinnä kasviplankton ja pohjaeläimet altistuvat eniten. Kasviplankton on erityisen altis arseenille, koska arseenia otetaan soluihin virheellisesti fosforin sijaan. Luikonlahden kalojen arseeni- ja nikkelipitoisuudet ovat alle raja-arvopitoisuuksien vuoden 2003 kalastoselvityksen mukaan (Kokemäenjoen vesistön vesiensuojelunyhdistys ry 2003).

Luikonlahden pintavedelle soveltuviksi eliöreseptoreiksi valittiin viherlevät sekä vesikirppu (Daphnia sp.) ja kalalajeista toksisuustesteissä yleisemmin käytetty kirjolohi (Oncorhynchus sp.). Luikonlahden kalastosta on selvitetty metallipitoisuuksia hauen ja ahvenen kudoksista vuonna 2003 ( Savo-Karjalan Vesiensuojeluyhdistys ry 2004). Pohjaeläimistä valittiin surviaissääskentoukka (Chironomidae). Luikonlahden runsaslukuisempia pohjaeläimiä ovat surviaissääski ja hernesimpukat. Ekotoksikologisten testien tunnuslajeja ovat surviaissääsken-toukkiin kuuluvat lajit C. riparius, C. dilutus ja C. tentans, joista toksisuustietoja löytyy runsaasti. Myös vesikirppu D. magna on keskeinen toksikologisten kokeiden tunnuslaji. Näiden tulosten perusteella pohjaeläin- ja planktonyhteisölle, sekä kalastolle aiheutuvaa riskiä tarkasteltiin vertaamalla veden mitattuja pitoisuustuloksia herkimpien lajien alimpaan haitattomaan pitoisuuteen (NOEC).

Metallipitoisuuksien vaaranarviointi tehtiin laskemalla trofiatasokohtaiset riskiluvut (RCR). Trofiatason riskiluku laskettiin pintaveden keskimääräisen metallipitoisuuden (µg/L) sekä kalan, äyriäisten ja levien haitattomaan pitoisuuden suhteesta käyttämällä alinta NOEC arvoa tai geometristä NOEC keskiarvoa:

RCRlevät,äyriäiset,pohjaeläimet,kalat = PEC⁄NOEC

Taulukko 13 on Luikonlahden ja Petkellahden metallipitoisuuksista lasketut trofiatasokohtaiset vaarasuhteet, joissa on käytetty joko alinta NOEC arvoa tai geometristä NOEC keskiarvoa. Purovesille ei vastaavaa arviota tehty ennen yleisen PNEC-arvon johtamista.

Taulukko 13. Eri trofiatasojen riskiluvut (RCRtrofiat) Luikonlahden ja Petkellahden avovesikauden 2011 keskimääräisille metallipitoisuuksille (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy1, Hertta-tietokanta avovesikauden 20082) NOECalimman ja NOECgeomean arvoilla laskettuna.

'	Minimi	'	'	'	Geometrinen keskiarvo	'	'	'
	Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat	Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat
PETKELLAHTI
Nikkeli1	2,19	3,90	0,07	0,67	0,80	1,65	0,05	0,40
Sinkki1	13,11	1,74		2,57	3,76	0,33		0,55
Kupari2	0,34	4,24	0,10	1,06	0,01	0,04	0,05	0,03
LUIKONLAHTI
Arseeni1		0,004		0,008		0,001		0,001

Yleisen PNECaq -arvon johtaminen

Tarkennettu arviointi tehtiin ECHA:n (2007) ohjeistaman menettelyn mukaan ja kohdistettiin metalleihin, joiden mitatut pitoisuudet järvi- ja purovesissä ylittivät EQS-arvot (arseeni, nikkeli, sinkki ja kupari). Koboltille ei ollut saatavilla EQS-arvoa ja sen vuoksi koboltin pitoisuuksille suoritettiin myös tarkennettu riskiarvio. ECHA:n tietokannasta on saatavilla yleiset makean veden PNEC-arvot arseenille, koboltille, kuparille, nikkelille ja sinkille. Lisäksi yleiset PNEC -arvot johdettiin esimerkin ja vertailun vuoksi kaikille edellä mainituille metalleille.

Taulukko 14. Metallien yleiset PNEC-arvot ECHA:n rekisteröityjen aineiden tietokannasta. (http://echa.europa.eu/fi/information-on-chemicals/registered-substances). * NiPERA EU RAR 2012.

Metalli	PNECaq (Predicted No Effect Concentration) (µg L)
Arseeni	0.5
Koboltti	0.51
Kupari	7.8
Nikkeli*	6.1
Sinkki	20.6

PNEC -arvon laskeminen arviointikertoimella (AF)

Perustuen käytettävissä olevan aineiston määrään nikkelin, sinkin ja kuparin PNEC-arvon johtamisessa käytettiin arviointikerrointa 10 (kroonisenajan NOEC arvoja on tiedossa vähintään kolmelta tasolta kaloista, vesikirpuista sekä levistä). Arseenille ja koboltille käytettiin arviointikerrointa 100, koska kroonisia NOEC-arvoja oli vain kahdelta trofia tasolta. Taulukkoon 15 on koottu arviointikertoimella lasketut PNECaq-arvot arseenille, nikkelille, sinkille, kuparille ja koboltille eri trofiatasoille. Arvioitu haitaton pitoisuus PNEC johdettiin arviointikertoimella seuraavasti:

PNEC = NOECalin/AF

Taulukko 15. PNEC arvot arviointifaktoria käyttäen (AF = 10) arseenille, nikkelille, sinkille, kuparille ja koboltille eri trofiatasoille (µg/L). (*ei dataa)

'	'	Levät	Äyriäiset	Pohjaeläimet	Kalat
NOEC (µg/L)	As	*	633.0	*	329.0
	Ni	12.3	6.9	363.0	40.0
	Zn	4.9	37.0	*	25.0
	Cu	5.0	0.4	16.3	1.6
	Co	*	2.8	*	210.0
PNECaq (µg/L)	As	*	63.3	*	32.9
	Ni	1.2	0.7	36.3	4.0
	Zn	0.5	3.7	*	2.5
	Cu	0.5	0.04	1.6	0.2
	Co	*	0.03	*	2.1

Lajien herkkyysjakauma (SSD-jakauma)

Luikonlahden metallien riskiarvioinnissa ainoastaan kuparille oli saatavissa riittävästi kroonisia NOEC-arvoja PNEC-arvojen johtamiseen lajien herkkyysjakaumalla. Laskenta suoritettiin US EPA:n SSD-laskentaohjelmalla (SSD, Caddis volume 4: Species Sensitivity Distribution Generator, US EPA). Kuparille kroonisia NOEC-arvoja löytyi yhteensä 128, ja arviointifaktoriksi valittiin 3. SSD-jakauma osoitti kalojen ja pohjaeläimien olevan herkimpiä kuparille. Kuparin SSD-jakaumalla johdettu PNEC -arvo oli 1,12 µg/L.

Taulukko 16. Koostetaulukko Luikonlahden ja Petkellahden PNEC arvoilla lasketuista riskiluvuista (RCR) niille metalleille, joiden RCR_EQS > 1. Luikonlahden sekä Petkellahden havaintopisteiden tulokset on laskettu avovesikauden 2011 keskiarvopitoisuuksista (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy1, Hertta-tietokanta2) (* nd).

'	'	Arseeni1	Nikkeli1	Sinkki1	Kupari2
PETKELLAHTI
Arviointifaktori (AF)	Levät	*	40	235	3
	Äyriäiset	*	71	31	33
	Pohjaeläimet	*	1	*	<1
	Kalat	*	12	46	8
	SSD	*	*	*	1
	BIOMET	*	<1	<1	<1
LUIKONLAHTI
Arviointifaktori (AF)	Levät	*	2	20	2
	Äyriäiset	<1	4	3	27
	Pohjaeläimet	*	<1	*	<1
	Kalat	<1	<1	4	7
	SSD	*	*	*	<1
	BIOMET	*	<1	<1	<1

Taulukko 17. Koostetaulukko Luikonlahden purovesien riskiluvuista, jotka perustuvat eri tavoin johdettuihin PNEC arvoihin. Riskiluvut on esitetty niille metalleille, joiden RCR_EQS > 1.

'	'	Toukokuu	'	'	Syyskuu	'	'	Marras-joulukuu	'	'
		Mediaani	Min	Max	Mediaani	Min	Max	Mediaani	Min	Max
ECHA PNEC RCR	As	0.4	0.2	56.6	0.6	0.2	101.6	0.4	0.4	15.6
	Co	24.9	0.6	171.2	55.7	0.2	227.5	84.7	0.4	239.2
	Cu	0.4	0.1	2.2	0.2	0.01	1.8	0.3	0.1	1.8
	Ni	*	*	*	*	*	*	*	*	*
	Zn	2.7	0.1	38.9	2	0.1	81.1	16.3	0.1	86.9
AF PNEC RCR äyriäiset	As	<1	<1	<1	<1	<1	<1	<1	<1	<1
	Co	45	1	312	101	<1	414	154	<1	436
	Cu	75	9	428	36	1	343	49	11	348
	Ni	113	4	629	181	7	448	184	13	590
	Zn	15	<1	216	11	<1	451	91	<1	484
SSD PNEC RCR	Cu	3	<1	15	1	<1	12	2	<1	12

(Bio)saatavuuden korjaus

Tässä riskinarviossa biosaatavuus korjaus tehtiin Biomet-mallilla kuparille, nikkelille ja sinkille. Mallia ei voi soveltaa arseenin ja koboltin normalisointiin. Näille metalleille ei myöskään voitu laskea liukoisia pitoisuuksia, koska kaikkia tarvittavia muuttujia ei ollut saatavilla.

Bioligandilaskentamalli (Bio-met)

Biosaatavuus erojen korjaus Bio-met-mallilla suoritettiin erikseen Luikonlahden järvi- ja purovesille. Taulukkoon 16 on koottu Luikonlahden järvivesien BLM –mallissa käytetyt arvot ja purovesien lähtötiedot on esitetty taulukossa 17. Koska Luikonlahden järvivesien humuspitoisuutta ei ole mitattu näytteenoton yhteydessä, mallissa käytettiin laskennallista DOC arvoa mitatun väriluvun perusteella.

Taulukko 18 Lähtötiedot Bio-met ohjelmalle Petkellahden (PE) ja Luikonlahden (LUI) havaintopisteillä (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy).

Havaintopaikka	Cu	Ni	Zn	pH	DOC (mg/L)	Ca (mg/L)
PE 1A	1,33	49,17	115,17	6,46	54,55	76,99
PE 1	1,42	4,67	13,33	6,21	17,31	6,01
LUI2	1,00	3,83	5,00	6,71	6,61	4,53
LUI3	1,11	3,00	5,00	6,64	5,77	4,35
LUI3A	1,28	3,00	5,00	6,67	5,77	4,33
LUI4	1,11	2,83	6,73	6,61	6,55	3,94
LUI5	1,00	2,00	5,00	6,69	5,72	3,54

Taulukko 19. Lähtötiedot Bio-met ohjelmalle Luikonlahden purovesille.

'	'	Cu	Ni	Zn	pH	DOC [mg/L]	Ca [mg/L]
Toukokuu	Median	3.0	77.9	54.8	6.8	5.9	47.5
	Min	0.4	2.8	2.6	5.6	1.0	2.1
	Max	17.1	434.0	801.0	7.9	15.0	409.5
Syyskuu	Median	1.4	125.0	42.0	6.8	4.7	102.0
	Min	0.1	5.0	3.0	5.5	2.1	2.9
	Max	13.7	309.0	1670.0	7.1	23.0	407.0
Marras-joulukuu	Median	2.0	127.0	335.0	6.9	5.6	86.4
	Min	0.4	9.2	2.5	5.9	1.8	8.1
	Max	13.9	407.0	1790.0	7.4	12.0	440.0

Taulukko 20. Koostetaulukko Luikonlahden ja Petkellahden Bio-met laskennan tuloksista. Luikonlahden sekä Petkellahden havaintopisteiden tulokset on laskettu avovesikauden 2011 keskiarvopitoisuuksista (Savo-Karjalan ympäristömittaus Oy1, Hertta-tietokanta2) (*ei dataa).

'	'	Kohdekohtainen EQS [µg/L]	BioF	Biosaatava pitoisuus [µg/L]	Riskiluku (RCR)
Kupari	Petkellahti 1A	131.9	0.01	0.01	0.01
	Retunen 1	22.5	0.04	0.1	0.1
	Luikonlahti 2	19.6	0.1	0.1	0.1
	Luikonlahti 3	13.6	0.1	0.1	0.1
	Luikonlahti 3A	19.6	0.1	0.1	0.1
	Kuminanlahti 4	19.6	0.1	0.1	0.1
	Luikonlahti 5	19.6	0.1	0.1	0.1
Nikkeli	Petkellahti 1A	32.4	0.1	2.8	1.4
	Retunen 1	14.5	0.1	0.5	0.3
	Luikonlahti 2	7.9	0.3	1.5	0.8
	Luikonlahti 3	7.9	0.3	1.5	0.7
	Luikonlahti 3A	7.9	0.3	1.6	0.8
	Kuminanlahti 4	8.2	0.2	1.3	0.6
	Luikonlahti 5	7.9	0.3	1.0	0.5
Sinkki	Petkellahti 1A	75.8	0.1	11.8	1.1
	Retunen 1	96.5	0.1	1.7	0.2
	Luikonlahti 2	31.7	0.3	1.7	0.2
	Luikonlahti 3	23.7	0.5	2.3	0.2
	Luikonlahti 3A	23.7	0.5	2.3	0.2
	Kuminanlahti 4	29.0	0.4	2.5	0.2
	Luikonlahti 5	29.0	0.4	1.9	0.2

Taulukko 21. Bio-met laskennan tulokset purovesille

'	'	Toukokuu	'	'	'	Syyskuu	'	'	'	Marras-joulukuu	'	'
		Med	Min	Max		Med	Min	Max		Med	Min	Max
Kupari	Kohdekohtainen EQS (µg/L)	16	2	42.6		13.2	4.9	40.7		21.2	3.3	75.4
	BioF	0.1	0.02	0.5		0.1	0.02	0.2		0.05	0.01	0.3
	Biosaatava pitoisuus [µg/L]	0.2	0.01	2.3		0.1	0	1.3		0.1	0.01	3
	RCR	0.2	0.01	2.3		0.1	0	1.3		0.1	0.01	3
Nikkeli	Kohdekohtainen EQS (µg/L)	8.2	4.1	11.8		6.4	5.1	18.4		7.6	4.1	11.7
	BioF	0.2	0.2	0.5		0.3	0.1	0.4		0.3	0.2	0.5
	Biosaatava pitoisuus [µg/L]	19	0.5	93.1		24.7	0.5	104.5		33.5	1.7	115.8
	RCR	9.5	0.2	46.6		12.3	0.3	52.2		16.8	0.8	57.9
Sinkki	Kohdekohtainen EQS (µg/L)	25.3	20.4	47.9		24.6	15.6	97.9		27.6	14.2	52
	BioF	0.4	0.2	0.5		0.4	0.1	0.7		0.4	0.2	0.8
	Biosaatava pitoisuus [µg/L]	21.5	0.6	375.5		17.8	1	832.1		120.7	0.9	861.9
	RCR	2	0.1	34.4		1.6	0.1	76.3		11.1	0.1	79.1

Riskikuvaus

Purovesien useimpien metallien pitoisuuksista näyttäisi olevan suurempi riski vesieliöille verrattuna Luikonlahden ja Petkellahden metallipitoisuuksiin. Arviointikertoimella johdetut metallien PNEC –arvot vesille antoivat suurempia riskilukuja purovesille kuin yleinen PNECaq –arvo. Arviointikertoimella johdettuja PNEC -arvoja suositellaan käyttämään ainoastaan yhdisteiden haitallisuuden seulontaan. Yleisen PNEC arvon mukaan Luikonlahden purovesissä metallit, jotka mediaanipitoisuuksilla ylittivät haitattoman pitoisuuden, ovat haitallisia eliöstölle riskiluvun suuruuden mukaan seuraavasti Co > Ni >Zn, riippumatta näytteenoton ajankohdasta. Maksimipitoisuuksilla arseenin, nikkelin ja Zn hai-tallisuuden järjestys vaihteli mittausajankohtien välillä seuraavasti:

• Toukokuu : Co > Ni > As > Zn >Cu
• Syyskuu : Co> As > Zn > Ni > Cu
• Marras-joulukuu: Co > Zn > Ni > As > Cu

Biosaatavuuskorjaus ei juuri muuttanut purovesien kupari- ja sinkkipitoisuuden riskilukua yleisen PNECvesi -arvon riskiluvusta. Purovesien maksimikuparipitoisuus ja sinkin mediaani- ja maksimipitoisuudet ylittivät arvioidun haitattoman pitoisuuden. Nikkelin mediaani- ja maksimipitoisuuksilla riskiluku oli yli yksi ja biosaatavuuskorjauksen jälkeen korkeampi kuin yleisellä PNECvesi –arvolla saatu.

Petkellahden vesistöjen metalleista nikkelin ja sinkin riskiluvut ylittivät riskitason korjatuilla maksimipitoisuuksilla. Ympäristönlaatunormin mukaan sinkki on erityisen huolen kohteena, koska RCR_EQSmax on yli 7. Biosaatavuuskorjauksella riskiluku pieneni arvoon 1.1. Luikonlahdella arseenin maksimipitoisuudella arseenin ohjearvo ylittyi, mutta arseenille ei ole biosaatavuusmallia. Muutoin Luikonlahden metallipitoisuudet jäivät alle yleisen haittatason. Trofiatasolla Petkellahden sinkin maksimipitoisuuksista voi olla vaaraa leville, jotka ovat herkimpiä sinkin liukoisille pitoisuuksille (HQmin/geomean = 13,11/3,76). Vesistön nikkeli- ja kuparipitoisuudet voivat olla haitallisia äyriäisille. Luikonlahdella veden arseenipitoisuus ei näyttäisi aiheuta vaaraa äyriäisille tai kaloille. Muilta trofiatasoilta puuttuivat arseenin ekotoksikologiset tiedot.

Petkellahden havaintopisteen 1A on selvästi kuormittunut kupari-, nikkeli- ja sinkkipäästöis-tä. Luikonlahti puolestaan on arseenin kuormittama erityisesti alueella, jonne Kylmäpuro laskee. Kylmäpuron laskukohdassa oleva lähin havaintopisteellä 3A arseenin pitoisuudet ylittivät pintasedimentissä seitsenkertaisesti pilaantuneen sedimentin raja-arvon. Tällä alu-eella myös sulfaattipitoisuus pohjanläheisessä vesikerroksessa on ollut korkeampia vuosina 2002–2008, jonka jälkeen pitoisuus on pienentynyt. Pintavesikerroksen pH trendi on ollut laskeva vuoden 2010 jälkeen.

Katso myös

Muita Minera-projektin tuotoksia

Minera-mallin sovelluksia	· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti
Muut	· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus
Muita kaivostoimintaan liittyvää	· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi