Kväveutsläpp från gruvindustrin - miljörisker, krav, möjliga åtgärder Lennart Lindeström, Svensk MKB AB Sammanställning åt SveMin SveMin-rapport, version maj 2012 www.svemin.se SYFTE Sammanställa aktuell kunskap: o o o o om flöden och förekomstformer av kväveföreningar i gruvor och deras bräddvatten, om risker för oönskade miljöeffekter, om gällande mål och normer, och myndigheters krav, om möjligheter att minska kväveutsläppen.
Vilka kvävekällor finns inom gruvindustrin? o Sprängämnen - helt dominerande o Cyanid - om malmen lakas (framför allt vid utvinning av guld) CNO omvandlas till NO 3 & NH 4 o Spillvatten (klosett & BDT) - liten betydelse o Rötslam - om sådant används - liten betydelse
Exempel på kvävebalans Garpenbergsgruvan 2011 Ca 10 % odetonerat Varje gruva är unik! GENERELLT o o Andelen odetonerat sprängämne verkar ha minskat under senare år.och är mindre i dagbrott än i underjordsgruvor 6-7 % av kvävet i sprängämnet hamnade i recipienten o Ca 35 % avgick i magasinen Kväveavgången över magasinen är större i söder än i norr
Kvävehalten varierar under året Garpenbergsgruvan Kirunagruvan Kväveutsläpp från Garpenbergsgruvan 10 8 Vinter (mg/l) 6 N-tot (mg/l) NH4-N (mg/l) 4 2 0 Sommar
Kvävets kretslopp i naturen Kväve förekommer i naturen i väldigt många former Lilla kvävecykeln Gruvindustrin Moderna sprängämnen = ammoniumnitrat
Vilka oönskade effekter kan kväve orsaka? ÖVERGÖDNING o oönskad algblomning i vattnet o igenväxning med vattenväxter o ev. förändrad artsammansättning GIFTEFFEKT - TOXICITET o vissa specifika kväveföreningar
Risk för övergödning orsakat av kväve I världshaven är förhållandet mellan kväve och fosfor 16:1 (viktbasis) Genomsnittliga förhållandet i växter är N/P = 15:1 o För att skapa en växtbiomassa som innehåller 15 kg kväve så åtgår i genomsnitt 1 kg fosfor om ytterligare kväve tillförs så leder detta inte till ökad algtillväxt o Är kvoten N/P större än 20:1 är det inte troligt att kväve begränsar algproduktionen detta är det normala i vattenrecipienter till gruvor
När kan kväve från gruvindustrin orsaka övergödning? Är kvoten N/P mindre än 10:1 är det högst troligt att kväve begränsar algproduktionen. Detta kan inträffa o nära gruvan om det samtidigt sker betydande utsläpp av fosfor o längre ner i samma vattensystem om där förekommer höga fosforhalter o i det havsområde där vattendraget mynnar GENERELLT Det är sällsynt att kväve är begränsande för algproduktionen i sötvatten och i norra delarna av Östersjön (Bottenhavet & Bottenviken)
Risk för toxicitet av kväveföreningar NITRIFIKATION Ammonium (NH 4+ ) + syre nitrit (NO 2- ) + vatten Nitrit (NO 2- ) + syre nitrat (NO 3- ) Gruvindustrin
Det är ammoniak (NH 3 ) som är giftigt Ammoniak utgör en del av fraktionen ammonium (NH 4 ) % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 NH 4 total 20 grader 5 grader NH 3 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 ph Ju högre ph desto större andel ammoniak Ju högre temperatur desto större andel ammoniak
ph har större betydelse än ammoniumhalten AMMONIUM AMMONIAK 2 2 NH 4 NH 3 1,5 1,5 NH 4 -N mg/l 1 NH 3 mg/l 1 0,5 0,5 0 2005 2006 2007 2008 Utskovet från Garpenbergsgruvan 13 12 11 0 2005 2006 2007 2008 ph ph-värde MEN - även höga halter av ammonium kan vara giftigt för fisk - kan omvandla NH 4 till NH 3 ph 10 9 8 7 6 2005 2006 2007 2008
Nitrit (NO 2 ) är en övergångsform vid oxidation av ammonium till nitrat Nitrit förstör funktionen hos röda blodkroppar - kan leda till kvävning hos bl.a. fiskar Vattnets kloridhalt påverkar giftigheten EIFAC, European Inland Fisheries Advisory Commission (1984) Rekommenderade vattenkvalitetskriterier (medelhalter) Klorid (mg/l) Nitritkväve (NO 2 -N) (µg/l) Laxfisk Övrig fisk 1 10 20 5 50 100 10 90 180 20 120 240
Totalkväve nedströms Garpenbergsgruvan Kan kväveutsläppen registreras i recipienter till svenska gruvor? Gruvsjön Gruvan Herrgårdsdammen Åsgarn 2,5 2 Total bergproduktion Total bergproduktion 1,5 1 0,5 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Mton/år
Ammonium och nitrit i Kalixälven Ammonium- & nitritkväve nedströms Aitikgruvan & Malmberget (Vitåfors) Malmberget Aitik Medelhalter i vattendragen NH 4 -N (µg/l) NO 2 -N (µg/l) Bakgrund (ca) 3 (15) 1 Aitik (Leipojoki) 45 60 Lina älv Sakajoki Malmberget 25 40 Leipojoki klarningsm agasin Vassara älv sand magasin Sakajärvi dabbrott Myllyjoki Nitrit-analysen kan vara osäker - Vissa laboratorium tillämpar tidsmarginalen 5 timmar - Fältinstrument har högre detektionsgräns (ca 5 µg/l NO 2 -N)
Vad kräver myndigheterna? Aktuella utsläppsvillkor (febr. 2012) Gruva kväveförening värde typ av villkor mätpunkt tid för beslut Kiruna NH 3 0,005 mg/l Begränsningsvärde Ut klarningsmagasin 2009-05-07 Boliden N-tot 20 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut sandmagasin 2007-12-19 Garpenberg N-tot 10 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut sandmagasin 2012-01-31 Maurliden N-tot 10 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut gruvvatten 2010-06-23 Fäboliden N-tot 20 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut processavlopp 2008-09-17 N-tot 60 ton/år Årsutsläpp, riktvärde Ut processavlopp NH 4 -N 4 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut processavlopp Ersmarksberget NH 4 - + NO 3 -N 8 mg/l Enskild mätning, riktvärde Ut sandmagasin 2000-09-15 NH 4 - + NO 3 -N 8 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut dränagevatten Svärtträsk N-tot 8 mg/l Månadsmedel, riktvärde Ut från klarning 2002-07-05 Björkdalsgruvan NO 3 -N 20 mg/l Årsmedel, riktvärde Ut gruvbassäng 2010-06-24 NO 2 -N 0,2 mg/l Årsmedel, riktvärde Ut gruvbassäng Svartliden NH 4 - + NO 3 -N 4 mg/l Månadsmedel, riktvärde In till klarning 2003-08-28
Total-kväve KRAV PÅ GRUVINDUSTRIN o 8-20 mg/l (riktvärde) KRAV PÅ KOMMUNALA RENINGSVERK o < 100 000 p.e. 15 mg/l (riktvärde) o > 100 000 p.e. 10 mg/l (riktvärde)
Aitikgruvan & Malmberget - krav från vissa myndigheter Myndighetskrav Halten i bräddvatten av ammoniak och nitrit får inte överstiga riktvärdena för laxfiskevatten Malmberget Aitik Fiskevattendirektivet (EU) förordningen 2001:554 Riktvärden för laxfiskevatten Ammoniak: 5 µg/l Nitrit: 10 µg/l tillämpas på de fiskevatten som Naturvårdsverket föreskriver. (föreskrift NFS 2002:6) Bl.a. utpekas Ängesån i Kalixälven. Leipojoki klarningsm agasin Vassara älv sand magasin Lina älv Sakajoki Sakajärvi dabbrott Myllyjoki Avstånd till utsläppspunkterna: ca 90 km
Om fiskevattendirektivet tillämpas på bräddvatten. I praktiken krävs därmed att laxfiske-vattenkvalitet ska upprätthållas, inte bara i recipienten, utan även i klarningsmagasinen! Aitikgruvans klarningsmagasin ( 1,5 km 2 ) Dessutom innebär kravet.får inte överskrida att riktvärden för laxfiskevatten ska tillämpas som gränsvärden för bräddvattnen. Riktvärden för laxvatten NO 2 -N (µg/l) EIFAC 10* NO 2 (µg/l) Fiskvattendirektivet 3 10 * Vid lägsta kloridhalt Har det skett en felräkning hos EU?
Aitik - pågår försök att ta fram förslag till platsspecifika riktvärden Toxicitetsförsök på öring vid olika spädningar av bräddvatten från Aitik med recipientvatten, sommaren 2012. Exponering av 3-årig öring under 1 månad samt 1-årig öring (akuttest) Inblandning av bräddvatten 0 % 10 % 25 % 50 % 100 % Ammonium: 290 µg/l Ammoniak: 0,7 µg/l Nitrit: 1 800 µg/l
Analyser och testresultat Hög kloridhalt & sulfathalt i bräddvattnet Genomgång pågår. Hittills inga tecken på påverkan! LÄRDOM Viktigt med platsspecifika villkor för potentiellt toxiska ämnen! Analyser på 3-årig fisk: Morfometriska variabler vikt (helkropp, gonad, lever) konditionsfaktor m.m. Fysiologiskt hälsotillstånd syretransportfunktion energilagringsfunktion leverfunktioner immunförsvar Blodbild (röda & vita) Sjukdomssymptom Vävnadsprov (histologiska förändringar) lever mjälte njurar gälar
Vilka åtgärder kan sättas in för att minska kväveutsläppen från svenska gruvor? Frauke Ecke Sveriges Lantbruksuniversitet
Total-kväve SAMMANLAGT UTSLÄPP FRÅN SVENSKA GRUVINDUSTRIN o ca 500 ton/år ca 3 % av den antropogena kvävetillförseln från Sverige till Bottenhavet & Bottenviken ca 1 % av den totala kvävetillförseln