Kaivostoiminnan pohjavesivaikutuksista

Mitä on pohjavesi?  

Pohjavedellä tarkoitetaan kaikkea maanpinnan alapuolella olevaa vettä, joka täyttää kokonaan maaperän huokoset ja kallioperän halkeamat. Pohjavettä syntyy, kun sade- tai pintavesi imeytyy maakerrosten läpi tai virtaa kallioperän rakoihin.

Pohjavettä on lähes kaikkialla, mutta sen määrä vaihtelee alueittain ja vuodenajan mukaan. Erityisen runsaasti pohjavettä muodostuu alueilla, joilla on hiekka- ja soramuodostumia, jolloin vesi pääsee imeytymään maahan parhaiten. Moreenimaat ovat tiiviimpiä, jolloin veden imeytyminen on vähäisempää. Huonosti vettä läpäisevillä savimailla ja kallioalueilla pohjavettä syntyy vielä vähemmän.

Pohjaveden pinta noudattaa pääpiirteissään maanpinnan muotoja. Hiekka- ja soramuodostumien keskiosissa pohjavesi voi sijaita hyvinkin syvällä, jopa 50 metrin syvyydellä maanpinnasta. Pohjavettä purkautuu pintavesiin eli järviin, jokiin ja puroihin. Pintavesistä voi myös suotautua vettä maaperään ja edelleen pohjavedeksi. Pohjaveden pinnankorkeus vaihtelee luontaisesti vuodenajan ja ilmasto-olojen mukaan. Pohjaveden pinnankorkeuteen vaikuttavat vuodenaikojen ja sadannan lisäksi esimerkiksi pitkät kuivuusjaksot, pohjaveden runsas käyttö tai maaperän voimakas muokkaus, kuten ojitus tai maa-ainestenotto. Kuvassa 1 on esitetty esimerkki pohjaveden korkeuden kuukausittaisesta vaihtelusta vuonna 2024 Muoniossa. Lähde: Vesi.fi

Mikä on pohjavesialue?

Pohjavettä esiintyy Suomessa lähes kaikkialla, mutta esiintymien vesimäärä ja tuottoisuus vaihtelee. Muodostumaa, joka varastoi ja johtaa paljon pohjavettä sanotaan akviferiksi. Suomessa merkittävimmät akviferit ovat mm. harjuissa, joissa maaperä koostuu vettä läpäisevistä sora- ja hiekkakerrostumista, eli ns. lajittuneiden kerrostumien alueilla. Myös joissakin kallioperän ruhjevyöhykkeissä virtaa merkittäviä määriä pohjavettä.

Runsastuottoiset pohjavesimuodostumat on luokiteltu pohjavesialueiksi. Suomessa on noin 5 000 pohjavesialuetta ja vedenottoon sopivia pohjavesialueita on kaikkiaan noin 3 900. Pohjavesialueella tarkoitetaan sellaista pohjavesimuodostumaa, josta on mahdollista ottaa merkittäviä määriä pohjavettä tai jolla on huomattava merkitys ekosysteemeille. Pohjavesialueiden määrittämisestä säädetään laissa vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä (1299/2004).

Pohjavesialueella tarkoitetaan ympäristönsuojelulain (527/2014) 5 §:n 1 momentin 12 kohdan mukaan geologisin perustein rajattavissa olevaa aluetta, jolla sijaitseva maaperän muodostuma tai kallioperän vyöhyke mahdollistaa merkittävän pohjaveden virtauksen tai vedenoton.

Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskukset luokittelevat pohjavesialueet sen mukaan, kuinka hyvin ne soveltuvat vedenhankintaan, sekä mahdollisen suojelutarpeen mukaan. Luokkia on nykyisin kolme:

• 1-luokka: vedenhankintaa varten tärkeät pohjavesialueet, joiden vettä käytetään tai on tarkoitus käyttää yhdyskunnan vedenhankintaan taikka talousvetenä enemmän kuin keskimäärin 10 m³ vuorokaudessa tai yli 50 ihmisen tarpeisiin
• 2-luokka: muut vedenhankintakäyttöön soveltuvat pohjavesialueet, jotka pohjaveden antoisuuden ja muiden ominaisuuksien perusteella soveltuvat edellä 1-kohdassa tarkoitettuun käyttöön
• E-luokka: pohjavesialueet, joiden pohjavedestä pintavesi- tai maaekosysteemi on suoraan riippuvainen

Useimmat kaivokset eivät sijaitse pohjavesialueella tai niiden läheisyydessä, joskin poikkeuksiakin on. Kaivosalueilla, yhtä lailla kuin muillakin alueilla, on tästä huolimatta aina pohjavettä maa- ja kallioperän kerrostumissa ja rakenteissa. Hyvin tyypillisiä maalajeja kaivosalueilla ovat erilaiset moreenit ja turvekerrostumat, joiden kyky varastoida sadevettä pohjavedeksi on tyypillisesti rajallinen ja pohjaveden virtaaminen näissä kerrostumissa on hidasta, toisin kuin alueilla, joissa tavataan akvifereja. Tällä seikalla on merkittävä vaikutus arvioitaessa kaivosten pohjavesivaikutuksia osana kaivosten ympäristölupaharkintaa, kuten jäljempänä on kuvattu. Kaivostoiminnalla ei yleisesti ole vaikutusta paikallisen talousveden ottoon eikä juomaveden laatuun, koska kaivokset eivät tyypillisesti sijaitse luokiteltujen pohjavesialueiden läheisyydessä.

Mitä tarkoittaa pohjaveden pilaantuminen?

Pohjavesiä ja niiden pilaantumista säätelevä lainsäädäntö (esim. ympäristönsuojelulain 17 §:n mukainen pohjaveden pilaamiskielto ja EU:n vesipuitedirektiivin sekä pohjavesidirektiivin mukaiset ympäristönlaatunormit) lähtökohtaisesti sääntelee edellä mainittuja luokiteltuja pohjavesialueita ja niiden lähistöllä sijaitsevia alueita, joilla pohjaveden laadun heikkeneminen voisi aiheuttaa vaaraa tai haittaa terveydelle tai ympäristölle, esimerkiksi pohjaveden talousvesikäytön myötä. Samoin toisen kiinteistöllä sijaitsevien pohjavesivarojen laatua ei saa sillä tavoin heikentää, että sen käyttö talousvesitarkoituksiin voisi estyä tai muutoin pohjaveden laatuun vaikuttaminen saattaisi loukata yleistä tai toisen yksityistä etua.

Ympäristönsuojelulaki edellyttää, että kaivostoiminnalle on myönnetty ympäristölupa. Ympäristölupaa ei myönnetä, mikäli toiminnasta aiheutuu ympäristön merkittävää pilaantumista tai pilaantumisen vaaraa. Toisin sanoen, esimerkiksi kaivoksen toiminnasta aiheutuva kaivosalueella tapahtuva pohjaveden laadun heikkeneminen ei automaattisesti ole ympäristön pilaantumista tai ympäristönsuojelulain 17 §:n mukaisen pohjaveden pilaamiskiellon vastaista toimintaa. Pohjavesiä koskevaa sääntelyä on hyvin seikkaperäisesti tarkasteltu vuonna 2024 ilmestyneessä Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan julkaisusarjan selvityksessä ”Ympäristönlaatunormit pohjaveden pilaantumisen ja puhdistustarpeen arvioinnissa” (Ympäristönlaatunormit pohjaveden pilaantumisen ja puhdistustarpeen arvioinnissa).

Kuten edellä on todettu, eivät kaivosalueet useimmiten sijaitse luokitelluilla pohjavesialueilla tai niiden läheisyydessä, poikkeuksiakin kuitenkin on. Toisaalta kaivosalueilla on hyvin tavanomaista, että alueen pohjavesi sisältää luonnostaan kohonneita ja jopa varsin korkeitakin metallien tai muiden haitta-aineiden pitoisuuksia. Tämä johtuu alueen luontaisesta maa- ja kallioperästä, jotka heijastelevat kyseessä olevan esiintymän metallipitoisuuksia. Mikäli kaivosalueen pohjaveteen kohdistuu kaivostoiminnasta aiheutuvaa lisäkuormitusta ja pohjaveden haitta-ainepitoisuudet edelleen nousevat luontaisesta tasostaan, joutuu lupaviranomainen lupaharkinnassaan harkitsemaan, millaista kuormitusta on pidettävä ympäristönsuojelulain vastaisena. Edellä todetusti, pohjaveden metallipitoisuuksien nousu esimerkiksi läjitysalueelta pohjaveteen suotautuvien vesien seurauksena ei kuitenkaan automaattisesti ole luvan myöntämisen este. Mikäli kaivosalue sijaitsee luokitellulla pohjavesialueella tai kuormituksella voisi olla suora vaikutus naapurikiinteistön vedenlaatuun (talousvesikaivo) tai vastaavaan yleiseen tai yksityiseen etuun, on lupaharkinta tältä osin selvästi tiukempaa.

Miksi kaivoksilla on vaikutusta pohjavesiin? Mistä vaikutuksia aiheutuu ja miten niitä vähennetään?

Kaivostoiminnalla on vaikutuksia kaivosta ympäröiviin pohjavesiin. Vaikutukset kohdistuvat pohjavesipinnan tason laskuun ja pohjaveden laatumuutoksiin. Nämä muutokset ovat hyvin paikallisia, esimerkiksi pohjavesipinta laskee voimakkaimmin aivan louhoksen lähituntumassa ja alenema pienenee nopeasti etäisyyden kasvaessa. Tyypillisesti pohjaveden pinnan merkittävä, eli yli metrin, aleneminen ulottuu enintään joidenkin satojen metrien säteelle louhoksesta. Laadullisia muutoksia todetaan tyypillisesti vain kaivosalueen toimintojen lähituntumassa.   

Kaivostoiminnan merkittävin vaikutus aiheutuu yleisesti rakentamisen ja toiminnan aikaisista kaivoksen kuivanapitoon liittyvistä pumppauksista. Avolouhoksen ja maanalaisen kaivoksen kuivanapitovesien pumppausten seurauksena pohjaveden virtaus kääntyy kohti kaivosta ja kaivoksen ympärille muodostuu alue, jossa pohjaveden pinnan taso laskee maa- ja kallioperän pohjavesien purkautuessa kaivokseen. Kaivokseen kertyvien kuivanapitovesien määrä riippuu mm. kaivostoiminnan vaiheesta sekä olennaisesti kaivoksen ympäristöolosuhteista, kuten maa- ja kallioperän vedenjohtavuudesta ja mahdollisista kallioperän ruhjeista sekä pintavesien kulkeutumisesta kaivokseen. Kuivanapitovesien pumppaus pois kaivoksesta on välttämätöntä kaivostoiminnan mahdollistamiseksi. Kuivanapitovesien muodostumista ja niiden määrää vähennetään erilaisilla toimenpiteillä, kuten estämällä pintavesien kulkeutumista kaivokseen esimerkiksi ojituksilla tai kallioperän ruhjeiden injektoinnilla. Lisäksi kaivoksen ympärille rakennettavista pumppauskaivoista voidaan pumpata pohjavesiä, millä vähennetään pohjavesien purkautumista kaivokseen.

Pohjavesien muodostumiseen voi aiheutua vaikutuksia kaivosalueella varsinaisen kaivoksen lisäksi myös muilta rakennettavilta alueilta, kuten tehdasalueelta. Rakennettavilla alueilla veden pääsy maaperään estyy tai vähenee, jolloin pohjaveden pinnankorkeus voi paikallisesti laskea. Erityisesti vesitiiviiksi rakennetut pinnat, kuten asfaltoidut alueet (kentät, tiet), rakennukset ja rakennelmat vähentävät pohjaveden muodostumista. Myös kaivannaisjätteiden läjitysalueiden ja mahdollisten muiden allasrakenteiden rakentaminen vähentää paikallisesti pohjaveden muodostumista.

Kaivostoiminta aiheuttaa myös laadullisia muutoksia alueen pohjaveteen, mikäli vesiä ja siihen liuenneita tai kiintoainekseen kiinnittyneitä aineita päätyy maaperään ja pohjaveteen. Näitä vaikutuksia hallitaan ja vähennetään monien rakenteiden ja toimien avulla. Haitallisten aineiden pääsyä maaperään ja edelleen pohjaveteen estetään esimerkiksi edellä mainituilla tehdasalueiden vesitiiviillä ympäristörakenteilla ja sijoittamalla toimintoja sisälle rakennuksiin tai katettuihin tiloihin. Merkittävin vaikutus pohjaveden laatuun aiheutuu kaivannaisjätealueilta suotautuvista vesistä. Niiden määrää vähennetään kaivannaisjätealueille rakennettavilla pohjarakenteilla, alueella muodostuvien likaantuneiden vesien johtamisella käsiteltäväksi, läjitystekniikalla sekä kaivannaisjätealueen täytyttyä rakennettavilla peittorakenteilla.

Kaivannaisjätteiden läjitysalueiden ja muiden altaiden pohjarakenteet eivät ole koskaan täysin tiiviitä johtuen mm. läjitettävän materiaalin ympäristökelpoisuudesta ja rikastushiekka-alueilla patoturvallisuuteen liittyvistä seikoista. Kaivannaisjätealueilta suotautuu maaperään ja pohjaveteen aina jonkin verran vettä ja siihen liuenneita tai kiintoainekseen kiinnittyneitä aineita. Pohjaveteen suotautuneiden aineiden leviämistä ja vaikutusta pohjaveden pitoisuuksiin seurataan läjitysalueiden ympärille sijoitetuista pohjavesiputkista otettavista pohjavesinäytteistä. Mikäli pitoisuudet nousevat, pohjavesivaikutuksia voidaan vähentää suojapumppauksin, jolloin haitta-aineita sisältävää pohjavettä pumpataan suojapumppauskaivoista takaisin kaivoksen vesikiertoon ja sieltä käsiteltäväksi. Pitoisuustasojen nousu kaivosalueen pohjavedessä ei edellä kuvatusti automaattisesti merkitse pohjaveden pilaamista. Kaivokset eivät tyypillisesti sijaitse luokiteltujen pohjavesialueiden yhteydessä, jolloin kaivostoiminnalla ei ole vaikutusta paikallisen talousveden ottoon eikä juomaveden laatuun.

Miten vaikutuksiin varaudutaan ja miten niitä seurataan?

Ymmärrys kaivostoiminnan pohjavesivaikutuksista, menetelmistä niiden tutkimiseksi, vaikutusten arvioimiseksi ja niiden vähentämiseksi ovat kehittyneet viime vuosien aikana huomattavasti. Jo kaivoksen suunnitteluvaiheessa selvitetään alueen maaperän, kallioperän ja pohjaveden ominaisuuksia ja laatua, jotta ne voidaan ottaa kaivoksen kohdekohtaisessa suunnittelussa huomioon. Mahdollisia maastossa tehtäviä selvityksiä ovat mm. maa- ja kallioperän kairaukset, näytteenotot (maaperä, kallioperä, pohjavesi) ja esimerkiksi maatutkaluotaukset. Jo ennen toiminnan aloittamista alueelle asennetaan pohjavesiputkia, joista seurataan pinnankorkeuksia ja otetaan säännöllisesti näytteitä ympäristön perustilan selvittämiseksi. Näin saadaan selville pohjaveden luonnontilainen korkeus ja laatu sekä niiden vuodenaikainen vaihtelu. Usein pitoisuudet kaivosten lähistön pohjavedessä voivat olla luontaisestikin korkeita.

Tutkimusten perusteella voidaan tehdä hydrogeologisia mallinnuksia, joilla selvitetään ja kuvataan tarkemmin kaivoksen ympäristön hydrogeologiaa, kuten maa- ja kallioperän kerrosrakenteita sekä pohjaveden ja haitta-aineiden kulkeutumista alueella. Mallinnuksen ja kaivoksen suunnitelmien perusteella arvioidaan edelleen mm. kaivokseen kertyvien kuivanapitovesien määrää ja kaivostoiminnan vaikutuksia kaivosalueen ympäristön pohjavesiin pitkälle tulevaisuuteen. Mallinnuksia ja kaivoksen suunnitelmia viedään eteenpäin samanaikaisesti, eli mallinnuksilla tuotetaan aineistoa kaivossuunnitteluun ja pyritään mahdollisuuksien mukaan etsimään toimenpiteitä, joilla mahdollisia vaikutuksia voidaan vähentää. Toimenpiteitä vaikutusten vähentämiseksi voivat olla esim. kaivosalueen rakenteiden, kuten kaivannaisjätealueiden tai tehdasalueen, sijoittelu ja rakenteelliset ratkaisut. Aina esimerkiksi kaivannaisjätealueita ei voida sijoittaa pohjavesien kannalta optimaalisesti, jolloin voi olla tarpeen rakentaa tai toteuttaa erilaisia ympäristönsuojelurakenteita. Näitä ovat esimerkiksi kaivannaisjätealueiden pohjarakenteet ja pohjavesien suojapumppaukset.

Hydrogeologisen mallinnuksen tulokset ovat olennainen osa myös kaivoksen vesitaseen laatimista kaivoksen suunnittelun ja toiminnan aikana sekä sulkemisen jälkeen. Kaivostoiminnan aikana seurataan mm. kuivanapitovesien määrää sekä kaivostoiminnan vaikutuksia alueen ympäristön pohjavesiin. Tuloksia hyödynnetään kaivoksen toiminnan aikana vesitaseen laadinnassa ja niiden perusteella myös tarpeen mukaan päivitetään hydrogeologista mallinnusta.

Pohjavesivaikutusten seurantaa jatketaan kaivoksen toiminnan aikana mm. alueelle asennetuista pohjavesiputkista. Pohjavesiputkista seurataan pohjaveden pinnankorkeutta ja pohjavesiputkista otettavista näytteistä vedenlaadun kehittymistä. Isoilla kaivoksilla aktiivisessa seurannassa olevia pohjavesiputkia voi olla useita kymmeniä. Lisäksi muita mittauksia, esim. jatkuvatoimisia pietsometrimittauksia pohjavesipinnan tai huokosveden paineen seuraamiseksi tehdään usein laajassa mittakaavassa mm. patoturvallisuuden varmistamiseksi.