Kaivostoiminnasta aiheutuva pöly ja pölynhallinta

Miksi kaivostoiminnasta aiheutuu pölyämistä tai ilmapäästöjä?    

Kaivoksen kaikissa elinkaaren vaiheissa, eli rakentamisen, toiminnan ja aktiivisen sulkemisen aikana, aiheutuu päästöjä ilmaan. Merkittävimmät ilmapäästöt aiheutuvat toiminnan aikaisesta pölyämisestä. Pölyämisen lisäksi ilmapäästöjä aiheutuu kuljetusten ja työkoneiden pakokaasuista, louhintaan liittyvistä räjäytyksistä sekä mahdollisesti energiantuotannon savukaasupäästöistä ja prosesseihin liittyvistä kaasumaisista päästöistä.

Rakentamisvaiheessa pölypäästöjä aiheutuu maarakentamiseen liittyvistä kuljetuksista ja työkoneista. Rakentamisvaiheen pölypäästöt eivät poikkea muusta maanrakentamisesta. Vaikutukset rajoittuvat kuljetusreittien ja rakentamisalueen välittömään läheisyyteen.

Toiminnan aikana pölypäästöjä aiheutuu kuljetuksista ja työkoneista, malmin ja sivukiven irrottamisesta (louhinta, räjäytykset), kiviainesten kuljetuksista (tiet, kuljettimet) ja käsittelystä (kuormien lastaukset ja kippaukset, kiviaineksen murskaus, välivarastointialueet, rikastamo) sekä kaivannaisjätteiden jätealueilla toiminnan aikana tehtävästä rakentamisesta. Sivukivien ja pinta- ja irtomaiden läjitysalueilta voi aiheutua pölyämistä kuormien kippauksen aikana ja myös läjitysalueilta voi aiheutua pölyämistä pölyämiselle otollisten sääolosuhteiden aikaan (esim. kuivat, tuuliset säät). Rikastushiekan läjitysalueilta voi aiheutua pölyämistä rikastushiekan ollessa kuivaa. Eri kaivannaisjätteiden ja niiden läjitysmenetelmien välillä voi olla eroja pölyämisen kannalta – mitä kuivempaa ja hienojakoisempaa läjitettävä aines on, sitä herkemmin se voi lähtökohtaisesti aiheuttaa pölyämistä, kun taas suurempia kiviä sisältävät louhepenkat eivät pölyä.  Koska kaivannaisjätteen jätealueet, esim. rikastushiekan läjitysalueet, ovat usein laajoja alueita, aiheutuvat kaivostoiminnan merkittävimmät pölypäästöt näiltä alueilta. Kaivostoiminnasta aiheutuvan pölyämisen merkittävimmät vaikutukset rajautuvat kaivostoimintojen alueelle ja sen välittömään ympäristöön.

Aktiivisen sulkemisvaiheen aikana pölypäästöt vastaavat rakentamisvaiheessa aiheutuvia päästöjä, eli pölyämistä aiheutuu lähinnä kuljetuksista ja työkoneista. Kaivannaisjätteen jätealueiden maisemointiin liittyvät tasaukset ja peittorakenteiden rakentaminen aiheuttavat pölyämistä. Sulkemisvaiheessa myös mahdollisesta rakennusten purkamisesta voi aiheutua pölyämistä. Vaikutukset rajoittuvat kuljetusreittien ja rakennettavien alueiden välittömään läheisyyteen vastaavasti kuin rakentamisvaiheessa.

Kaivoksen sulkemisen jälkeen pölyämistä ei aiheudu, koska läjitysalueet peitetään asianmukaisilla sulkemisrakenteilla. Kaivosalue myös kasvittuu verrattain nopeasti sulkemisen jälkeen, kun kasvillisuus leviää alueelle. Kasvittumisen nopeuttamiseksi tehdään usein myös aktiivisia toimenpiteitä, kuten nurmen istutusta. lannoittamista jne. Luonnonvarakeskuksen koordinoimassa Biopeitto 3 -hankkeessa kehitetään kaivannaisjätteiden läjitysalueiden peittorakenteita hyödyntämällä biokiertotalouden sivuvirtamateriaaleja ja biohiiltä. Tavoitteena on vähentää peitossa käytettävän moreenin määrää, mutta samalla edistää peittorakenteiden vesien hallintaa ja kasvipeitteen kehittymistä alueilla (Biopeitto 3 – Ekosysteemin palautumista edistävät biopeittoratkaisut kaivosten jälkihoidossa | GTK).

Mitä pöly on ja kuinka kauas se leviää? Mitä vaikutuksia pölyllä on?

Kaivosalueella muodostuva pöly on useiden kiinteiden aineiden, mineraalien ja aerosolien seos. Jos pölyämistä aiheutuu esimerkiksi malmin ja sivukiven käsittelystä, kuten murskauksesta, vastaa pölyn koostumus murskattavan aineksen koostumusta. Jos taas pölyämistä aiheutuu rikastushiekan läjitysalueelta, vastaa pölyn koostumus läjitetyn rikastushiekan koostumusta. Pölyn koko, muoto ja kemiallinen koostumus voi siis vaihdella suuresti. Tyypillisesti se koostuu kyseisen kiviaineksen mineraaleista ja voi myös sisältää epäorgaanisia ioneja, metalliyhdisteitä tai orgaanisia yhdisteitä.

Hiukkaset jaotellaan niiden halkaisijan perusteella ilmanlaadun sääntelytarkoituksiin tyypillisesti seuraavasti:

• kokonaisleijuma eli TSP (Total Suspended Particulate), joka sisältää kaikenkokoiset pölyhiukkaset
• hengitettävät hiukkaset (Particulate Matter, PM₁₀) eli alle 10 µm kokoiset hiukkaset (1 µm = 0,001 mm)
• pienhiukkaset (PM_2,5) eli alle 2,5 µm kokoiset hiukkaset
• terveydelle haitallisia (alveolijae) ovat erityisesti keuhkoputkiin asti kulkeutuvat alle 10 µm hiukkaset

Pääosa kaivosten aiheuttamista pölypäästöistä on suuria hiukkasia (halkaisijaltaan yli 30 µm), joiden kantama on lyhyt eli lähtökohtaisesti kaivosten pölypäästöt eivät leviä kauas. Malmin käsittelyssä ja louhinnassa muodostuvat hiukkaset ovat pääasiassa hengitettäviä hiukkasia (PM₁₀). Hengitettävät hiukkaset ovat hengitettynä haitallisia, koska ne voivat kulkeutua keuhkoputkiin saakka, minkä vuoksi niille on ilmanlaatulainsäädännössä asetettu pitoisuusrajat kaivosalueen ulkopuolella. Kasveille haitallisinta on pöly, jonka hiukkaskoko on sama kuin niiden ilmarakojen eli noin 8-10 µm. Tuulen voimakkuus ja suunta määrittävät pölypäästöistä aiheutuvan vaikutusalueen suuntaa ja laajuutta. Jotta kivipöly leviäisi kaivosalueen ulkopuolelle tuulen on oltava verrattain navakkaa. Pölyn leviämistä seurataan tarkkailuohjelman mukaisesti.  

Kaivosalueelta ympäristöön leviävällä pölyllä voi olla pölyn likaavan vaikutuksen lisäksi vaikutuksia esimerkiksi ympäristön metallipitoisuuksiin. Ympäristöön leviävä pöly laskeutuu maanpintaan, eli pintamaahan ja lumipeitteiseen aikaan lumen pinnalle. Talvella lumeen voi kertyä pölyä, joka voi herkästi huuhtoutua sulamisvesien mukana. Pöly voi aiheuttaa kasveille mekaanisia haittavaikutuksia pölyn tukkiessa kasvien ilmaraot, jolloin fotosynteesi, hengitys ja haihtuminen vaikeutuvat. Pölyn päästessä ilmarakojen läpi, sillä voi olla toksisia vaikutuksia suoraan kasvien soluihin ja aineenvaihduntaan.

Esimerkkejä ilmanlaadun mittaustuloksista

Taulukossa 1 on esitetty ilmanlaatuasetuksen (VNA 79/2017) mukaiset ilmanlaadun raja-arvot ulkoilman hengitettävien hiukkasten (PM₁₀) pitoisuuksille.

Taulukko 1. Ilmanlaatuasetuksen (VNA 79/2017) mukaiset ilmanlaadun ohje- ja raja-arvot ulkoilman hengitettävien hiukkasten (PM₁₀) pitoisuuksille.

Hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia on mitattu eri kaivosten ympäristössä useana vuotena määrävälein, josta alla muutamia esimerkkejä.

Kaivoksen C ympäristössä mittauksia on tehty Ilmatieteen laitoksen toimesta kahdella kiinteistöllä kaivosalueen rajan tuntumassa eli lähellä kaivosaluetta. Mittauksissa hengitettävien hiukkasten pitoisuuksien vuosikeskiarvot olivat 6-8 µg/m³. Mittausjakson suurimmat vuorokausipitoisuudet olivat 29 µg/m³ ja 35 µg/m³ eli vuorokausipitoisuuden raja-arvo 50 µg/m³ ei ylittynyt. Ilmatieteen laitoksen mittausten lisäksi kaivoksella on tehty jatkuvatoimisia hiukkasmittauksia, mm. lähellä Ilmatieteen laitoksen mittauspistettä ja asutusta. Jatkuvatoimisissa mittauksissa pienhiukkasten keskiarvopitoisuus oli yhtenä vuotena 14 µg/m³, eli se alitti raja-arvon 40 µg/m³ selvästi. Suurimmat hiukkaspitoisuudet on kaivosalueella mitattu pääsääntöisesti murskausalueen lähellä, mutta myös avolouhoksen mittauspisteen tulokset ovat pääsääntöisesti esimerkiksi kaivosalueen ulkopuolisen mittauspisteen tuloksia korkeampia.

Kaivoksella D Ilmatieteen laitoksen mittauksissa hengitettävien hiukkasten vuorokausipitoisuudet eivät ylittäneet viimeisimmissä mittauksissa vuonna vuorokausiraja-arvoa 50 µg/m³, suurimmat mitatut pitoisuudet olivat 47 µg/m³ ja 27 µg/m³. Eri vuosina tehdyissä mittauksissa hengitettävien hiukkasten pitoisuuskeskiarvot ovat olleet suuruudeltaan suunnitelleen samaa luokkaa.

Kaivoksella E tehdään ilmanlaadun mittauksia ympäristöluvan mukaisesti kolmen vuoden välein vähintään kahdessa pisteessä. Tavoitteena on selvittää kaivostoiminnan pölypäästöjen vaikutusta ilmanlaatuun kaivosalueella ja sen ympäristössä lähimmässä häiriintyvässä kohteessa. Viimeisimmissä mittauksissa hengitettävien hiukkasten pitoisuuksien vuosikeskiarvo oli kaivosalueen mittauspisteessä 13 µg/m³ ja lähimmässä häiriintyvässä kohteessa 8 µg/m³ eli selvästi alle raja-arvon 40 µg/m³. Kaivosalueen mittauspisteessä raja-arvotaso (50 µg/m³) ylittyi 7 päivänä vuoden aikana, korkein vuorokausipitoisuus oli 133 µg/m³. Lähimmän häiriintyvän kohteen mittauspisteessä raja-arvotaso ylittyi 3 päivänä vuoden aikana, korkein pitoisuus oli 106 µg/m³. Kaivokselle E on laadittu pölymallinnus, joka on validoitu pölymittausten perusteella. Mallinnuksella on voitu osoittaa, että lähimmillä asuinalueilla pölypitoisuudet (hengitettävät hiukkaset) pysyvät alle ohje- ja raja-arvojen mallinnuksen lopputilaan saakka.

Yleisesti ottaen kaivostoiminnasta aiheutuva pölyäminen rajautuu myös edellä esitettyjen esimerkkien perusteella pääsääntöisesti kaivosalueelle ja sen välittömään ympäristöön, eikä siitä aiheudu merkittävää haittaa lähialueen asutukselle tai luonnolle.  Keskimääräiset vuorokausipitoisuudet tyypillisesti alittavat edellä mainitut raja-arvot, mutta hetkellisiä ylityksiä voi syntyä esimerkiksi haastavien sääolosuhteiden aikana.

Tyypillisessä suomalaisessa kaupunkiympäristössä hengitettävien hiukkasten vuorokausiarvot ilmassa vaihtelevat noin 5 – 60 µg/m³ välillä vuodenajasta riippuen ja vuosikeskiarvo on noin 10 µg/m³ tasolla (kts. esimerkkinä Oulu: Oulun ilmanlaatu vuonna 2023). Pitoisuudet ovat siis varsin samankaltaisia kuin kaivosalueilla keskimäärin.

Miten pölyämistä estetään tai hallitaan?

Kaivostoiminnasta aiheutuvia pölypäästöjä ja niiden leviämistä tarkastellaan suunnitteluvaiheessa usein pölyn leviämislaskelmilla ja mallinnuksilla. Mallinnustulosten perusteella voidaan esimerkiksi toimintoja sijoitella toisin ja tarvittaessa suunnitella rakenteellisia ratkaisuja pölyn leviämisen estämiseksi.

Toiminnan aikana pölyämistä hallitaan mm. seuraavilla keinoilla:

• teiden ja kuljetusreittien kastelulla ja suolaamisella
• rakenteellisilla ratkaisuilla esimerkiksi kiviaineksen käsittelyssä (kuljettimien tai laitteistojen koteloinnit)
• mahdollisuuksien mukaan mobiilien toimintojen (esim. mobiilimurskat) sijoittamisella pölyn leviämistä estävien rakenteiden tai varastokasojen taakse tai maan alle sekä pitämällä murskattavan kiven pudotuskorkeudet mahdollisimman pienenä
• huomioimalla toiminnassa sääolosuhteet eli välttämällä toimintaa niissä tilanteissa, joissa pölyn leviämistä ei voida hallita riittävästi
• rikastushiekka-alueilla pölynsidontakemikaalien käytöllä
• mahdollisuuksien mukaan pitämällä kaivannaisjätteen jätealueilla avoinna olevan alueen pinta-ala mahdollisimman pienenä
• mahdollisuuksien mukaan kaivannaisjätealueiden vaiheittaisella rakentamisella ja sulkemisella sekä väliaikaisilla peittorakenteilla

Miten pölyämistä ja pölyn leviämistä tarkkaillaan?

Ympäristövaikutusten arvioinnin ja ympäristölupahakemusprosessin yhteydessä kaivoksen pölypäästöjen leviämistä mallinnetaan ennen toiminnan aloitusta ja pyritään minimoimaan pölyvaikutukset erilaisilla teknisillä ratkaisuilla. Kaivostoiminnasta aiheutuvaa pölyämistä tarkkaillaan normaalin käyttötarkkailun yhteydessä mm. näköhavainnoin, kameravalvonnalla tai jatkuvatoimisilla mittauksilla, jolloin tarvittaviin pölyntorjuntatoimiin voidaan ryhtyä välittömästi. Toiminnan päästötarkkailuun voi kuulua pistemäisten päästölähteiden, kuten murskauksen ilmapäästöjen, seurantaa. Päästö- ja vaikutustarkkailun yhteydessä voidaan seurata esimerkiksi hengitettävien hiukkasten pitoisuuksia tai laskeumaa jatkuvatoimisesti, määräajoin tai kampanjaluonteisesti. Biologisessa tarkkailussa maa-alueilta voidaan ottaa esimerkiksi humus-, marja- neulas-, sieni-, sammal-, muurahais-, naava- ja lupponäytteitä, joista määritetään esimerkiksi metallien pitoisuuksia.