Kaivostoiminnan vaikutusten tarkastelua Sysmäjärvessä

(Blogikirjoitus alunperin julkaistu 10.5.2021, osoitteessa: https://www.uef.fi/fi/artikkeli/blogi-kaivostoiminnan-vaikutusten-tarkastelua-sysmajarvessa)

Teksti: Hannu Nykänen & Helena jäntti | Kuva: Carlos Palacín

Tammikuu, pakkasta 15 astetta. Aurinko noussee kohta. Jäällä on lunta, joka pettää satunnaisesti askeleen alla, ja alta paljastuu vettä. Koetan astua Helenan jättämiin jälkiin. Nahkajalkine ei ollut oikea valinta, vettä on liikaa. Oppia ikä kaikki. Pyry meni ensin yksin moottorikelkalla ja Helenakin näyttää jo ehtineen kävellen avannolle. Kelkkailu on vaikeaa vetisessä lumessa ja kelkka täytyy jättää luodolle. Sohjosta iso työkelkka ei tällä pakkasella enää irtoaisi. ”Hapanta on!”, Pyry huikkaa ja ottaa kuvan kenttämittarin näytöltä.

No, tuon tiedon vuoksihan täällä oltiin. Keräämässä vesi- ja sedimenttinäytteitä Outokummun Sysmäjärvestä, jotta päästäisiin selville siitä, miksi järvivesi happamoituu keväällä. Nyt ei ole vielä kevät, ja vesi on hapanta. Kastuneet varpaat alkavat jäätyä. Pikimustaa sedimenttiä saadaan nostettua, mutta vedenotin Limnos jäätyy ensimmäisten vesinäytteiden noston jälkeen. Ei tämän näin vaikeata pitänyt olla kokeneille tutkijoille. Yleensä näytteet kerätään avoveden aikaan tai keväällä kun aurinko jo alkaa lämmittää.

Olemme saapuneet Sysmäjärvelle tutkimaan miksi viimeaikainen vedentilan seuranta näyttää happamoitumisen merkkejä. Kerätyn tiedon tarkastelu on kaikille mahdollista Suomen ympäristökeskuksen ylläpitämästä avoimesta Hertta tietokannasta. Sysmäjärveen liittyviä mittauksia löytyy aina vuodesta 1968 alkaen. Veden happamoitumiskehityksestä on viitteitä, mutta koska tieto on hajanaista, sitä pitää jalostaa helpommin omaksuttavaan muotoon: kuviksi ja taulukoiksi. Tästä tiedosta ja tiedonlouhinnasta tehdään opinnäytetyötä Itä Suomen yliopistossa, Joensuussa.

Sysmäjärvi on linnustoltaan rikas, Natura-suojeltu 687 hehtaarin kokoinen rehevä järvi Liperissä ja Outokummussa. Sysmäjärvi on yksi Suomen arvokkaimmista ja kansainvälisestikin arvokas lintuvesi, tietää www.ymparisto.fi kertoa. Rannoilla on kaksi lintutornia ja nuotiokatos. Rantaa on raivattu ja rannalla on veneitä, eli tänne tullaan viettämään vapaa-aikaa ja veneiden maastovärityksestä päätellen myös metsästämään. Ysitieltä kääntyy järven rantaan hyväkuntoinen tie.

Outokummun kaivos ja samassa malmiossa olevat Vuonos ja Keretti tuottivat kuparimalmia ja rikastetta 1910–1989. Ja mikä tässä on se ongelma, Sysmäjärven osalta, kilometrin päässä kaivoksesta? Nyt täytyy palata historiassa vielä kauemmas, ja lainata Peltosen ym. 2008 tieteellistä artikkelia: ”Outokumpu-tyyppinen Cu- Co-Zn-Ni-Ag-Au-sulfidimuodostuma syntyi aikavälillä 1.95-1.88 miljardia vuotta sitten”. Suldimineraalit syntyivät, kun hapettomasta merenpohjasta tihkuva rikkivety kohtasi maaperästä mereen liuenneet metallit. Samasta syystä suuvesissä on sinkkiä: se sitoo hengitykseen hajua tuottavan rikkivedyn. Ja mitä tapahtuu, kun sulfidimineraali, kiisu – josta suurin osa on rikkiä – nostetaan maan pinnalle, jauhetaan, rikastetaan ja jäte kasataan maan päälle. Jos mineraalissa on mukana happoa neutraloivia kivilajeja, niin hapon vapautumista ei tapahdu. Jos kaivosjätteessä ei ole neutraloivaa osuutta, sulfidimineraalien, ilman hapen, veden ja bakteerien kohdatessa kivi rapautuu ja alkaa päästää ympäröiviin vesiin rikkihappoa ja metalli-ioneja. Näin syntyvät happamat valumavedet (engl. acid mine drainage (AMD)).

Miksi järvellä oltiin tammikuussa kelillä, jossa moottorikelkan telan väli täyttyy sohjosta ja väärillä kengillä varustautuneen tutkijan jalat jäätyvät? Haluttiin päästä selville, kuinka prosessi toimii Sysmäjärvessä ja noudattaako se edellä kuvattua rikastushiekkakasoihin liittyvää tapahtumaketjua. Tämän vuoksi järvestä mitattiin happipitoisuutta, happamuutta ja lämpötilaa taustatiedoksi sedimentin prosesseista tehtävälle opinnäytetyölle, jossa selvitetään sedimentin prosesseja hallituissa laboratorio-olosuhteissa Itä Suomen yliopistolla, Kuopiossa.

Sedimentistä mitattiin aluksi sen ominaisuudet: orgaanisen aineen määrä, huokoisuus ja pH. Osasta sedimenteistä tapettiin mikrobit autoklavoimalla. Tällä haluttiin selvittää kemiallisten ja mikrobiologisten prosessien vaikutusta happamuuden muodostumisessa. Inkuboimalla pullokokeissa sedimenttiä hapettomissa olosuhteissa jäljiteltiin tilannetta, jossa vedestä loppuu happi ja hapettomat prosessit pääsevät vallitseviksi jään alla. Hapettomuus jään alla on varsin tavallista matalissa ja rehevissä järvissä, sillä happea kuluttavat hajotusprosessit jatkuvat läpi talven, mutta happea liukenee ilmakehästä veteen kesäaikaa vähemmän jääpeitteen vuoksi. Ilmaa lisäämällä aikaansaatiin tilanne, joka tapahtuu kevään täyskierron yhteydessä, jolloin vesipatsas on tasalämpöinen ja hapellinen pintavesi sekoittuu hapettoman pohjaveden kanssa ja aiheuttaa vesirungossa ja sedimentissä AMD-ilmiön. Sokerin lisäämisellä puolestaan matkittiin luonnossa tapahtuvaa levien kasvua ja niistä vapautuvan hiilen antaman energian lisäyksen vaikutusta mikrobiologisiin prosesseihin ja happamuuteen. Mittaavina suureina olivat jo edellä mainitut, mutta nyt mitattiin myös raudan eri muotoja – hapettunutta ja pelkistynyttä rautaa. Miksi mitata rautaa, kun tutkitaan aikanaan Euroopan merkittävimmän kuparikaivoksen vaikutuksia alapuolisessa vesistössä? Tämä tehtiin siksi, että rauta edustaa tässä kaikkia muitakin metalleja ja raudan kemia ja mikrobiologia tunnetaan parhaiten.

Varpaat sulivat kotimatkalla Kuopioon ja kengätkin kuivuivat vähitellen. Näyttää siltä, että sedimentti käyttäytyi odotetusti, ja prosessit ovat sekä mikrobiologisia että kemiallisia. Tulosten käsittely on loppusuoralla ja opinnäytetyöt valmistumassa. Sysmäjärven jäät lähtivät viikolla 16. Rannat alkavat vihertyä. Näytteenotto veneestä tehdään ennen vappua. Siitä enemmän seuraavassa blogissa.

Peltonen, P., Kontinen, A., Huhma, H., Kuronen, U. (2008) Outokumpu revisited: New mineral deposit model for the mantle peridotite-associated Cu–Co–Zn–Ni–Ag–Au sulphide deposits. Ore Geology Reviews, 33, 559–617.

TUTKIJAT
Helena Jäntti (UEF Connect -profiili)
Hannu Nykänen (UEF Connect -profiili)
Pyry Pihlasvaara (UEF Connect -profiili)
Jarkko Akkanen (UEF Connect -profiili)
Jussi Kukkonen (UEF Connect -profiili)

Vesivarojen kestävä yhteiskäyttö (WATER) -tutkimusohjelmaa ovat tukemassa Saastamoisen säätiö, OLVI-säätiö sekä Jenny ja Antti Wihurin rahasto.

Leave a Reply

Your email address will not be published.