Kisaska - geokemiska egenskaper (2013-2015) David Bendz, C.Tiberg, D.Berggren Kleja, C.Toomväli, A-C Hågeryd, G.Ndayikengurukiye Foto: Gunnar Hedmans samling På säker grund för hållbar utveckling
Allmänt om riskbedömning av kisaska Utgör ett material som uppstått som rest i en process, höga halter As, Pb, Cu, Zn, Cd, Co. Ej klarlagt hur dessa ämnen är bundna As och Pb styrande i risken för människa (enligt riktvärdesmodellen för MKM), intag jord (As, Pb) och hudkontakt (As). Skydd av markmiljö ofta kostnadsdrivande - men är det relevant? Speciella spridningsvägar pga närhet till ytvatten: ytavrinning, erosion, ras, ytvattenfluktuationer, översvämning. Generella Kd-värden ej relevanta Olsson, Liljemark(2012) 2
Syfte Ta fram ett bättre underlag för riskbedömningar och hållbara åtgärdslösningar för kisaska genom att ta reda på hur farliga ämnen är bundna i kisaska och vilka processer som styr mobilisering/immobilisering 3
Frågeställningar Vilken förekomstform (speciering) har svavel och järn? Vilka mineralfaser och processer styr lösligheten av arsenik och tungmetaller? Vilka åldringsprocesser är verksamma och hur påverkar dessa? 4
Metod Provtagning i fält Flygbildsanalys Totalhalt Pulverröntgendiffraktometri (XRD), SEM-EnergiDispersiv Spektroskopi, Röntgenabsorptionsspektroskopi, ph-stat laktest Geokem. modellering 5
Metod Resultat Provtagning i fält Flygbildsanalys Totalhalt Deponihistorik, Ålder prov Innehåll 6
Provtagning (tre djup) på två olika punkter vid fd Bergvik sulfit, Söderhamn 7
Ålder prov 1951 Flyghöjd: 4000 m 8
Totalhalt (2 x 3prov) Ämne Min-Max (mg/kg) Riktvärde MKM Arsenik 281-2230 25 Bly 6360-10600 400 Kadmium 40-152 15 Koppar 3040-4800 200 Zink 13200-37900 500 Fe >40-45% S 1-2% => Syrapotential, ca 1 mol H+/kg IC 0.05 0.2 % => Neutral.potential ca 0.2 mol H+/kg ph 6.5-7.1 9
Metod Resultat Provtagning i fält Flygbildsanalys Totalhalt Deponihistorik, Ålder prov Innehåll Pulverröntgendiffraktometri (XRD), SEM-EnergiDispersiv Spektroskopi, Röntgenabsorptionsspektroskopi Kristallina mineralfaser Grundämnesanalys ytor Speciering 10
Mineralfaser och speciering XRD: Hematit, kvarts, zinksulfid, silikatmineral: Talk, Klorit, Amfibol Röntgenabsorptionsspektroskopi (pågår): Fe: Fe +3, Hematit S: Sulfid, S -2 och sulfat S +6 As: As(V) Zn: zinksulfid +? 11
SEM 1mm 12
13
EDS 14
15
O S FeSO 4 Fe 2 O 3 Fe FeS 2 16
17
18
Metod Resultat Provtagning i fält Flygbildsanalys Totalhalt Deponihistorik, Ålder prov Innehåll Pulverröntgendiffraktometri (XRD), SEM-EnergiDispersiv Spektroskopi, Röntgenabsorptionsspektroskopi, Kristallina mineralfaser Grundämnesanalys ytor Speciering ph-stat laktest Geokem. modellering Lakegenskaper-pH Styrande mineralfaser Betydelse sorption 19
Buffringskapacitet ph 12,0 10,0 Egen 8,0 6,0 4,0 1.1 1.3 2.1 2.3 2,0 Tillsatt mol OH-/kg 0,0-0,20 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 Tillsatt mol H+/kg karb. neutr.pot. S- syra prod. pot. (EN14429) 20
Utlakning - ph Pb 1,E+05 total mg/kg 1,E+04 1,E+03 1,E+02 1,E+01 1.1 1.3 2.1 2.3 1,E+00 1,E-01 0 2 4 6 8 10 12 ph (EN14429) 21
Utlakning - ph total 1,E+03 As 1,E+02 mg/kg 1,E+01 1,E+00 1.1 2.1 2.3 1,E-01 1,E-02 0 2 4 6 8 10 12 ph (EN14429) 22
Så här långt Fe förekommer huvudsakligen som kristallint mineral: Hematit, Fe +3 Svavel förekommer både som sulfid, S -2 och sulfat S +6 (undersökningar pågår av förhållandet) As: As +5, undersökningar pågår om hur det är bundet Bly: former av Blyoxid, men binds även på annat sätt (undersökningar pågår) Zn: ZnS men binds även på annat sätt (undersökningar pågår) 23
Råd Kd-värde för att karakterisera källterm ej relevant ph-stat test (EN14429 eller EN 14997) : koncentrationer av miljö- och hälsostörande ämnen i relevant ph-intervall Buffringskapacitet ( se även EN15875) Restsulfider och ev förekomst av buffrande mineral styrande 24
Kunskapsspridning notis i EBH-nytt (2014) presentation på renare marks vårmöte 2015. populärvetenskaplig artikel i Geologiskt Forum (juni, 2015) SGI- publikation riktad mot konsulter och tillsynsmyndigheter (2015) vetenskaplig artikel/manus (2015) 25
ph-beroende total 1,E+05 1,E+04 Zn mg/kg 1,E+03 1,E+02 1,E+01 1.1 1.3 2.1 2.3 1,E+00 1,E-01 0 2 4 6 8 10 12 ph (EN14429) 26
Buffringskapacitet Tillsatt mol H+/kg S- syra prod. pot. 1,2 1,0 karb. neutr.pot. 0,8 0,6 0,4 0,2 1.1 1.3 2.1 2.3 Tillsatt mol OH-/kg 0,0-0,2 0 2 4 6 8 10 12 ph (EN14429) 27