Återställandet av en biologiskt död sjö åtgärder och uppföljning

Transkript

1 Återställandet av en biologiskt död sjö åtgärder och uppföljning SveMin 6 okt Sjön Hornträsket Jacks G 1), Miskovsky K 2), Ragnvaldsson D 2), & Lundkvist A 3) 1) Avd. mark- & vattenteknik, KTH, SE Stockholm; 2) Envix Nord, SE Umeå; 3) Boliden AB, SE Boliden; (gunnjack@kth.se) 1

2 Hornträskets avrinningsområde Granlunda mine O + O Hornträsk + mine Acid-intermediate metavolcanites Metasediments, sulphidic: pyrite, As-pyrite, sphalerite Basic metavolcanites O Rävlidmyran mine + 1 km Outlet 2

3 Kvalitativ Me-budget 2006 (J Toivonen pro gradu arbete) Flöde Zn kg/år Cu kg/år Export från sjön (baserat regional avrinning och 6 analyser) Sedimentation (baserat på 15 sedimentprover och regional sedimentation) Hornträskgruvan (avrinning och analys 6 tillfällen) Rävlidmyrgruvan (6 analyser och regional avrinning) Lakning från jordar (skillnad mellan siffrorna ovan) (mest akvatoxiskt) ~ 100 3

4 Cu mg/l Cu-halt i sjöns utflöde Stängning av gruvan (0.45 mm filter) Vattenavledning Sista provfisket Injektion av mesakalk Sprinkling av mesakalk Borttagning av malm Täckning med morän & vegetationsetablering År (Årligt medelvärde av 6-12 analyser/år) 4

5 Number of fish per net Fiskförekomst i Hornträsket Perch White fish Pike Year 5

6 Hornträskgruvan Nedläggningen 1996 av Hornträskgruvan var mindre lyckad sulfidhaltigt grovt berg bulldosades ned i gruvhålen och täcktes med morän, vilket tillät syrediffussion och kanalisering av vattenflödet genom materialet. Syrediffussion Surt gruvvatten ph ~ 4 6

7 Reaktioner i sulfidhaltigt mtrl FeS 2 + 3,5 O 2 H 2 O -> Fe H SO 2-4 Fe ,25 O 2 + H + -> Fe ,5 H 2 O FeS Fe H 2 O -> 15 Fe H SO 2-4 Zinkblände och blyglans bildar inte aciditet: ZnS + 2 O 2 -> Zn 2+ + SO 2-4 ZnS + H + -> Zn 2+ + HS - 7

8 Surt Pyritoxidation gruvvatten Pyritoxidation med Acidithiobacillus ferrooxidans är snabbast. Log pyrite ox -9 o oo o o Fe 3+ är oxidant: -10 FeS Fe H 2 O -> 15 Fe H SO Oxidation/mol Fe ~ 1:1-11 oo (Gleisner et al., 2006; Janzen et al., 2000) o logfe[iii] M 8

9 Skogsdikning Skogsdikning i stor skala har utförts under 1980-talet med 400 km diken i det 2 30 km stora avrinningsområdet. Detta har orsakat oxidation av sulfider i metasedimenten (svartskiffrar). Medan As stannar i Fe(III)fällningar*, är Zn mera mobil. *(Jacks et al. 2013) 9

10 Hornträskgruvan, kartskiss N Filled open pit G Filled open pit E Filled open pit O Ore storage P Parking area W Waste rock GK Yellow spring P12 Stream outlet K4 spring discharge K6 K4+ + P K6 Fe-precipitate Hornträsket lake Yellow spring P12 + GK N O E G W 100 m 10 Filled up open pits Sulphidic ore/waste Diversion ditches Catchment limits Road

11 Avledning av vatten med HDPE* liners F. d. dagbrotten N & G * HDPE = High-Density PolyEthylene 11

12 12 Injektion av mesa + avloppsslam 5,3 t mesa-kalk + 3,2 t avloppsslam för att neutralisera och fylla upp hålrum Pump Injektionsrör

13 Sprinkling av mesalösning ph

14 Surt källsprång: Gula källan ph 4,5 > 20 mg/l Cu ph 4,5 > 20 mg/l Cu 14

15 Cu ug/l Cu mg/l Neutralisering av ett surt käll- flöde i Gula källan Höjning av ph med 1.5 enheter kan sänka Cuhalten till ~1/ ,5 5 5,5 6 6,5 ph 15

16 Sammanfattning Halten som mättes med DGT* provtagare är ca 30 % av den filtrerbara Cu-halten i det diagram som visats tidigare. För att nå under 10 mg/l Cu av biotillgänglig Cu, en halt då faunan i stort sett bör vara återställd behöver vi nå under 30 mg/l total Cu (filtrerbar). Detta har uppnåtts men gädda och sik kan behöva återinplanteras då de tycks vara totalt utdöda. * DGT = Diffusive Gradients in Thin-films 2+ 16

17 Referenser Baker B, Banfield F (2003) Microbial communities in acid mine drainage. FEMS Microbiology Ecology 44(2): Gleisner W, Herbert R B, Kockum P C F (2006) Pyrite oxidation by Acidithiobacillus ferrooxidans at various concentrations of dissolved oxygen. Chemical Geology 225(1-2): Jacks G, Slejkovec Z, Mörth M, Bhattacharya P (2013) Redox cycling of arsenic along the water pathways in a metasediment area, N. Sweden. Appl. Geochem. 35: Janzen M P, Nicholson R W, Scharer J W (2000) Pyrrhotite reactor kinetics: Reaction rates for oxidation by oxygen, ferric iron and for nonoxidative dissolution. Geochem Cosmochem 64(9): Svensson U. (1980) Geochemical investigation of minor elements of the principal Precambrian rocks of Västerbotten county, Sweden. Swed. Geol. Survey, Serie C pp. Weihed P, Arndt N, Billström K, Duchessne J-C, Eilu P, Papunen H & Lahtinen R. (2006) Precambrian geodynamics and ore formation the Fennoscandian Shield, Ore Geology Reviews 27(1-4):

18 Erkännanden Vi tackar Länsstyrelsens miljöenhet i Umeå för gott stöd Ett tack också till lokalbefolkningen som visat tålamod trots att det tagit tid att genomföra arbetet Tack för tålmodigt lyssnande!! 18