Kaivosvesiä käsittelevien turvepohjaisten kosteikkopuhdistamojen haasteet pohjoisissa olosuhteissa. Erityistarkastelussa arseenin,
antimonin, nikkelin, typen ja sulfaatin puhdistusprosessit

Kosteikkoja on käytetty Suomessa puhdistamaan kaivosvesiä, sillä suoluontoa on ollut tarjolla kaivosten lähettyvillä. Tämä väitöskirja käsittelee haitta-aineiden puhdistusprosesseja turvepohjaisilla kosteikkopuhdistamoilla perustuen laboratoriossa toteutettuihin kokeisiin, vesi- ja turvenäytteistä kerättyyn aineistoon ja testikosteikon vedenvirtauksen ja puhdistusprosessien mallintamiseen.

Tulokset osoittivat, että oikeanlaisissa olosuhteissa kosteikot puhdistavat arseenia, antimonia, nikkeliä ja typpeä ympäri vuoden, mutta sulfaatin puhdistuminen oli olematonta. Tähän pääsyynä oli suuri sulfaattikuorma, mutta myös epäsuotuisat olosuhteet pidättymiselle.

Riittävän matala hydraulinen kuormitus oli tärkein mitoitusparametri tehokkaaseen haitta-aineiden puhdistumiseen. Myös tulovedessä olevat aineet ja niiden pitoisuudet vaikuttivat poistumiseen kuten myös uudelleen liikkeelle lähtemiseen. Lämpötila vaikutti haitta-aineiden pidättymiseen laboratoriossa toteutetussa ravistelukokeessa, mutta kosteikkojen aineiston perusteella ainoastaan antimonin puhdistumisprosessit olivat tehokkaampia kesällä kuin talvella. Arseenin ja antimonin pidättyminen oli parasta veden pH:n olleessa noin 6, kun taas selkeätä huuhtoutumista havaittiin pH:ssa 9. Nikkelille tilanne oli päinvastainen.

Veden viipymä oli talven roudan vuoksi lyhyempi viitaten pienempään saatavilla olevaan turvetilavuuteen. Pilot-kosteikoilla toteutetut jäätymissulamiskokeet tukivat tätä ja osoittivat, että roudan aikana on selkeitä nopeita virtausreittejä. Kosteikkopuhdistamojen pitkäaikainen käyttö näkyi haitta-aineiden kerääntymisessä turpeeseen, joka tuki vedenlaatuaineiston perusteella laskettua tehokasta ainepoistumaa kohteilla. Tulokset osoittivat, että aineet huuhtoutuvat, kun niiden pitoisuus tulovedessä laskee.

Testikosteikot ja mallintaminen todettiin hyödylliseksi menetelmäksi lisätä ymmärrystä puhdistusprosesseista. Ne toistivat turvemaiden sulamisjäätymisprosesseja, mutta puhdistusprosessien HYDRUS-mallinnus oli tarkempaa roudattomalle kaudelle. Lisää tutkimusta tarvitaan mallin parametrisoimiseksi routakaudelle.

Tulosten perusteella puhdistusprosessien hallinta kaivosvesien yhteydessä, kun olosuhteet sekä tuloveden laatu vaihtelevat, on haasteellista. Tulisi löytää ratkaisuja vastaanottavan vesistön pilaantumisriskin huomioimiselle tilanteissa, joissa kosteikoille on pitkään johdettu kaivosvesiä.