Vaikutukset maaperään

Ohjaus sivulle:

• Kaivostoiminnan vaikutukset luonnonympäristön kemialliseen ja fysikaaliseen tilaan#Vaikutukset maaperään

Vaikutukset maaperään

Selvitettäessä kaivoshankkeesta johtuvaa maaperän haitta-ainekuormitusta ja mahdollista pilaantumista, sekä siitä aiheutuvaa terveys- ja ympäristöriskiä, on huomioitava kaivostoiminnan koko elinkaaren aikaiset vaikutukset. Kaivostoiminnan vaikutus maaperään on selkeästi nähtävissä kaivosalueen sisäpuolella, kun pinnanmuotoja tasataan tulevien rakennusten ja jätealueiden tieltä tai kun maansiirtotöissä poistetaan maamassoja tulevan avolouhoksen kohdalta. Poistettua maa-aineista hyödynnetään usein rakennusvaiheessa tai viimeistään kaivoksen sulkemisen yhteydessä. Kaivosalueen ulkopuolella maaperävaikutukset kohdistuvat pääosin ylimpään kerrokseen eli pintamaahan. Jo kaivoksen suunnitteluvaiheessa on syytä muistaa, että alueen jatkokäyttömahdollisuuksiin vaikuttaa toiminnan jälkeinen maaperän tila. Ympäristön kannalta ja maaperän puhdistustarpeen minimoimiseksi, toiminta kannattaa suunnitella alusta asti pilaantumista ehkäiseväksi. Tulevia puhdistusvelvoitteita voi aiheuttaa esim. polttoainevuodot, kemikaalijäämät tai kaivannaisjätteiden rapautuminen jonka seurauksena vesiin liukenee haitallisia aineita (AMD). Alueen jatkokäyttömahdollisuuksien selvittäminen pohjautuu pilaantuneiden maiden kriteereihin ja ohjeistukseen puhdistustarpeesta (Vna 214/2007, Reinikainen 2007).

Kaivoksen suunnitelmien ja ennakkotietojen pohjalta arvioidaan maaperän potentiaaliset kuormituksen lähteet sekä toimintaan liittyvät haitta-aineet, joiden pitoisuuden maaperässä voidaan olettaa kohoavan lyhyellä tai pitkällä aikavälillä. Pintamaan pilaantuminen ja haitta-aineiden mahdollinen helppoliukoinen muoto lisäävät myös pohjamaan pilaantuminen todennäköisyyttä. Pohjamaan tilaan vaikuttaa lisäksi pohjavesi, joka kontaminoituessaan voi kuormittaa maaperää haitta-aineiden sitoutumisen ja saostumisen kautta. Saostumista tapahtuu erityisesti karkealajitteisissa happipitoisissa maalajeissa, kun taas hienoissa maalajeissa haitta-aineita sitoutuu etenkin savimineraaleihin.

Toiminnasta aiheutuvan pölyn vaikutus pintamaahan

Merkittävin ja todennäköisin kaivoksen ulkopuolisen alueen pintamaata pilaava tekijä on toiminnasta aiheutuva pölylaskeuma. Pölypartikkelit leviävät päästökohteesta ilmaan ja laskeutuvat pintamaahan joko kuivalaskeumana tai sadeveden mukana. Laskeuma on useimmiten suurin päästölähteen läheisyydessä, pienentyen etäisyyden kasvaessa. Ympäröivän alueen maankäyttömuoto vaikuttaa myös maaperän muutoksiin. On selvää että kaivostoiminan pöly aiheuttaa eri vaikutuksia laskeutuessaan pellolle, metsään, vesistöihin tai taajamaan. Kaivostoiminnan vaikutuksia arvioitaessa on myös huomioitava, että päästölähteitä on useita (esim. räjäytykset, malmikiven murskaus ja jauhatus, läjitys, laajat jätealueet, kuljetukset ja ajoneuvojen päästöt) ja eri kohteista tulevien päästöjen koostumukset eroavat toisistaan. Kaivostoiminnasta aiheutuvan pölypäästön leviämisen arvioinnissa on otettava huomioon:

• päästölähteiden sijainnit (ja korkeus maaperästä),
• hiukkaskokojakauma (esim. PM2.5-PM30),
• maaston topografia ja kasvillisuus sekä
• alueen ilmasto ja sääolosuhteet (etenkin vallitsevat tuulen suunnat).

Edellä lueteltujen kohtien lisäksi pölyn leviämisen mallinnuksessa ja vaikutusten arvioinnissa on selvitettävä laskeuman kemiallinen koostumus, määrä ja laskeuman komponenttien pitoisuus maaperässä. Kaivossuunnitelman tiedot antavat perustan kunkin pölypäästön koostumuksen selvittämiseen (käytettävät kemikaalit, ajoneuvojen ja teollisuuslaitteiden päästöt sekä malmi- ja sivukivien geologia ja kemiallinen koostumus). Tarkastelussa on syytä korostaa niitä haitta-aineita, joiden pitoisuuden kohoaminen maaperässä voi aiheuttaa ekologisen haitan tai terveysriskin. Maaperäpitoisuuksien lähtötaso analysoidaan perustilaselvityksessä ennen kaivostoiminnan aloittamista. Toiminnan aiheuttama haitta-ainelisäys summataan lähtötason pitoisuuteen, jolloin voidaan arvioida pintamaan kaivostoiminnasta aiheutuvaa pitoisuuskuormitusta ekotoksikologisen ja terveysriskiarvion kannalta, vaikkakin näiden arvioiminen perustuu viime kädessä todettuihin pitoisuuksiin (kaivostoiminnana aikana tai päätyttyä). Maaperään päätyvät haitallisten aineiden määrät esitetään ainekohtaisesti (esim. mg/m2/a). Pölyn leviämismallien avulla pystytään rajamaan vaikutusalue sekä muodostamaan eri pitoisuusvyöhykkeitä lähempää vaikutustarkastelua varten. Leviämisen ja laskeuman arvioiminen voi tarvittaessa perustua myös yksinkertaisiin laimenemismalleihin eivätkä lähtötiedot päästöstä aina mahdollista monimutkaisempien pölyn leviämismallien käyttämistä.

Kaivosvesien vaikutus pintamaahan

Ilmalaskeuman ohella vesi on tärkeä kemiallisten aineiden kulkeutumisväline. Pinta- ja pohjavesien pilaantumista arvioitaessa selvitetään myös niiden osuus ja merkitys maaperän pilaajana. Vastavuoroisesti pilaantunut maaperä lisää pohjaveden pilaantumisriskiä. Kuormitus perustuu haitallisten aineiden kulkeutumiseen veden mukana (partikkeleina suspensiossa tai liuenneena veteen), imeytymiseen pintamaahan sekä sitoutumiseen maaperään. Veden avulla haitta-aineet voivat kulkeutua myös syvemmälle maaperään ja olosuhteiden muuttuessa maaperään luontaisesti tai aiemmin kuormituksessa sitoutuneet aineet voivat liueta uudelleen kiertoon. Kaivostoiminnan vaikutuksia voidaan arvioida tarkastelemalla kaivosvesien ja pohjaveden reittejä ja niissä kulkeutuvia haitta-ainemääriä. Pintavesien maaperäkuormitus voi olla seurausta kaivostoiminnasta tai ilmasto-olosuhteisiin liittyvistä tekijöistä.

Toiminnalliset vaikutukset pintamaan pitoisuuksiin:

• pintavaluntakentät,
• riittämättömät rakenteet (suodatinkankaat, tiiviit kerrokset),
• hallitsemattomat juoksutukset sekä
• tulvat ja patosortumat (kaivostoiminnan häiriöstä tai onnettomuudesta johtuva).

Sääolosuhteista ja ilmastosta johtuvat vaikutukset pintamaan pitoisuuksiin:

• lumen sulamisvedet,
• toistuvat kevättulvat sekä
• rankkasateista johtuva mahdollinen tulvavesi tai ylivuoto (huomioitava sateisten ja kuivien vuosien vaihtelu).

Arvioinnissa huomioitavaa

Perustilaselvitys tehdään kohteellisten maaperäpitoisuuksien lähtötason saamiseksi, ennen ryhtymistä ympäristöä merkittävästi muuttaviin toimenpiteisiin. Sen avulla pystytään myöhemmin toteamaan kaivostoiminnan aiheuttamat ympäristömuutokset maaperässä. Perustilaselvityksessä analysoidaan pinta- ja pohjamaan alkuainekoostumus kaivostoiminnan arvioidulta vaikutusalueelta. On tärkeää, että etenkin kallioperän päältä rakennusvaiheessa poistettavien maamassojen pitoisuudet ja ympäristökelpoisuus selvitetään jo ennen varsinaisen toiminnan aloittamista, jotta saadaan riittävät tiedot varastoitavan ja mahdollisesti hyödynnettävän maa-aineksen laadusta sekä kasojen mahdollisesta vesistökuormituksesta. Perustilaselvityksessä analysoidaan kattava määrä kaivosprosesseihin ja alueen geokemiaan liittyviä alkuaineita ja ioneja, tarkoitukseen sopivan tarkkuuden ja määritysrajojen puitteissa. Pohjamaan pilaantumisen arvioinnissa on mietittävä mitkä aineet ja mikä osa pölylaskeumasta sitoutuu pintamaahan ja mikä osa liukenee veteen, kulkeutuen syvemmälle maaperään tai pintavesien mukana vesistöön. Pölylaskeuman sekä pohja- ja pintaveden aiheuttamat vaikutukset ovat riippuvaisia maaperän ominaisuuksista:

• maalajista (etenkin orgaanisen aineksen määrästä),
• raekoosta,
• haitta-aineiden ominaisuuksista,
• maaperän pH-olosuhteista.
• kosteudesta ja lämpötilasta,
• hapetus-pelkistys-potentiaalista (redox) sekä
• pohjaveden korkeudesta.

Perustilaselvityksen ja kaivostoiminnan tietojen perusteella pystytään määrittämään vaikutusvyöhyke, jonka sisällä aineen/aineiden pitoisuudet oletetaan kaivostoiminnasta johtuen kohoavan. Kohonneiden pitoisuuksien vaikutusten arviointi edellyttää haitta-aineiden ominaispiirteiden tuntemista (esim. käyttäytyminen, haitallisuus), eri alkuaineiden lisäksi olisi syytä tarkastella myös haitta-aineiden yhteisvaikutuksia. Kokonaispitoisuuden lisäksi eri analyysimenetelmät mahdollistavat haitta-aineiden biosaatavuuden (marjat, sienet, kasvit) ja pohjavesikontaminaation (aineet helposti liukenevassa muodossa) arvioinnin, joita voidaan tutkia esim. heikkouuttojen avulla.

Taustapitoisuudet

Maaperäpitoisuuksien vertailuaineistoksi on saatavilla GTK:n keräämää tutkimusaineistoa eri maalajien alkuaineiden taustapitoisuuksista (esim. Koljonen 1992, Salminen 1995, Salminen et al. 2007). Maaperästä kerätty aineisto on ollut pohjana GTK:n ja SYKE:n toteuttamassa valtakunnallisessa taustapitoisuusrekisterissä (http:// gtkdata.gtk.fi/tapir ).

Päästöjen vähentämismahdollisuudet

Pölyn syntymistä ja leviämistä voidaan vähentää kehittyneen kaivosteknologian avulla ja louhittavan sivukivimäärän minimoinnilla. Esimerkiksi varastoitavien kasojen kattaminen, rikastushiekka-alueen vesipeitto (tai materiaalin kosteana pito), kuljetettavan aineksen peittäminen, penkkojen kasvillisuus (esim. heinän kylvö), patojen louhevuoraus, sivukivikasojen peittäminen jo toiminnan aikana, teiden kastelu, luontaisten maastonmuotojen huomioiminen ja siten maansiirtotöiden ja louhinnan minimointi, vähäpäästöisten menetelmien ja koneiden valinta sekä katalysaattoreiden käyttö vähentävät toiminnasta syntyviä pölypäästöjä. Vaikutuksien minimoimiseksi on syytä huomioida nimenomaan ympäristön kannalta haitallisempien aineiden leviämisen estäminen.

Kaivosvesien vaikutuksia maaperään (sekä pinta- ja pohjavesiin) voidaan hallita, minimoida tai jopa estää huolellisella kaivossuunnittelulla. Veden ominaisuuksien selvittäminen sekä vesikapasiteetin mahdollisimman todenmukaiset laskelmat johtavat oikeaoppisiin valintoihin patotyypeissä ja -rakenteissa, tulvavesien hallintajärjestelmissä, vara-altaiden rakentamisessa sekä poisjuoksutettavan ja pintavaluntakentiltä tulevien vesien pitoisuuksien seurannassa ja käsittelyssä.

Epävarmuustekijät

YVA-vaiheen tutkimukset perustuvat pitkälti kaivostoiminnan päästöjen arvioimiseen ja mallintamiseen, ja tästä syystä epävarmuustekijät huomioidaan tulosten käsittelyssä.

• Epätarkkuuden minimoimiseksi on selvitettävä mahdollisimman tarkkaan kaivostoiminnassa käytettävät menetelmät ja tekniikka sekä tarkasteltava päästölähdettä koko kaivostoiminnan elinkaaren ajan.
• Perustilaselvityksessä pohjatiedon keruu on oltava kattava, samoin kuin analysoitavien alkuaineiden ja ionien valinta.
• Pölymallien perustaksi on koottava riittävä tieto alueen sääolosuhteista.
• Näytteiden määrät sekä näytteenotto- ja analyysimenetelmien valinta on tehtävä huolellisesti, jotta tulokset ovat asianmukaisia ja vertailukelpoisia, sekä määritysrajat riittävän alhaisia. Esimerkiksi PIMA-asetuksen (Vna 214/2007) kynnys- ja ohjearvot perustuvat alle 2 mm fraktioon ja kuningasvesiuuttoon (Reinikainen 2007).

Seuranta

Kaivostoiminnan päästöjen kannalta oleellisimpien aineiden pitoisuuksia tulee mitata seuranta-ohjelmien mukaisesti kaivostoiminnan koko elinkaaren ajan. Seurantaohjelmissa selvitetään kaivostoiminnan maaperävaikutuksia vertaamalla uusia analyysituloksia perustilaselvityksen antamiin pitoisuustietoihin alueen lähtötasosta. Kaivostoiminnan aikana pölylaskeumaa voidaan tutkia esim. pölynkerääjien avulla. Mahdollisten toteutuneiden ja arvioitujen päästöjen ero voidaan selvittää pölymalleihin syötettävien uusien analyysitulosten avulla. Seurannassa on myös syytä tarkastella pintamaassa olevien haitta-aineiden olomuotoa, eli esiintyvätkö ne heikosti vai helposti liukenevassa muodossa. Liikkuvammassa muodossa ne ovat eliöstölle helpommin saatavilla ja mahdollisesti kulkeutumassa eteenpäin pintavesiin tai syvemmälle pohjaveteen. Mikäli pintamaassa havaitaan kohonneita pitoisuuksia, tai jos kaivosalueella tapahtuu onnettomuus (esim. patomurtuma), selvitetään haitta-aineiden kulkeutumista myös syvemmälle maaperään pohjamaan näytteenoton avulla. Kaivostoiminnan päätyttyä etenkin jätealueet ovat ennen kasvillisuuden leviämistä helposti pölyävässä muodossa, tilannetta on tarpeen seurata kaivostoiminnan päätyttyä ja esimerkiksi kylvää heinää mikäli kasvillisuutta ei ole ryhtynyt muodostumaan riittävän nopeasti.

Kirjallisuus:

Koljonen, T. (toim.) 1992. Suomen geokemian atlas. Osa 2. Moreeni. Geologian tutkimuskeskus, Espoo. 218 s.

Reinikainen, J. 2007. Maaperän kynnys- ja ohjearvojen määritysperusteet. Suomen Ympäristö 23, Ympäristön suojelu. Suomen ympäristökeskus, 164 s.

Salminen, R. (toim.) 1995. Alueellinen geokemiallinen kartoitus Suomessa 1982-1994. Geologian tutkimuskeskus. Tutkimusraportti 130. 47 s.

Salminen, R., Tarvainen, T. & Moisio, T. 2007. Alkuaineiden taustapitoisuudet Suomen harjujen ja reunamuodostumien karkealajitteisissa mineraalimaalajeissa. Geologian tutkimuskeskus, Tutkimusraportti 167. 33 s.

Vna 214/2007. Valtioneuvoston asetus maaperän pilaantuneisuuden ja puhdistustarpeen arvioinnista, 1.3. 2007.