Korkeat sulfaattipitoisuudet Olkiluodon pohjavesissä : Posiva Oy

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on käsitellä kalliomurskeen merkitystä Eurajoen Olkiluodossa havaittuihin kohonneisiin sulfaattipitoisuuksiin ja verrata niitä jo olemassa olevaan veden seuranta-aineistoon. Vertailussa saatuja tuloksia käytetään apuna sulfaatinlähteen selvitystyössä. Maanalaisen tutkimustila ONKALOn lähialueella on havaittu pinnallisissa pohjavesissä kohonneita sulfaattipitoisuuksia. Mikrobiologisessa prosessissa sulfaatinpelkistäjäbakteerit muodostavat sulfaatista sulfidia, joka on kriittinen kuparikapselin korroosion kannalta. Tämä saattaisi vaikuttaa loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuteen. Pääasiassa ONKALOsta peräisin olevasta kalliomurskeesta koostuvat maa-ainesnäytteitä kerättiin kesällä 2016 yhteensä kuudesta eri näytepaikasta, jotka valikoitiin maankäytön ja tehtyjen maa-aineksensiirtojen perusteella sekä pohjaveden ja pintaympäristön monitoroinnin havaintojen perusteella. Vesinäytepisteitä on tässä työssä yhteensä 14, jotka valikoitiin kohonneen sulfaattipitoisuuden perusteella. Testien tulokset ja näytteiden väliset vertailut ovat esitetty työssä erilaisten kuvaajien avulla. Näytteenoton jälkeen maa-ainesnäytteet lähetettiin Tampereen teknilliseen yliopistoon, jossa niille tehtiin liukoisuustesti. Saadut vesinäytteet toimitettiin Teollisuuden Voima Oy:n laboratorioon, jossa niille tehtiin kokonaisainepitoisuuden määritys. Näitä testissä saatuja tuloksia vertailtiin aiempiin pohjavesituloksiin. Maa-ainesnäytteille tehtyjen testien perusteella havaittiin muun muassa. sähköjohtavuudessa ja pH:ssa oli selkeitä eroja eri näytteenottopaikkojen välillä. Saaduista tuloksista alhaisin pH oli 3,2 eli näyteliuos oli selvästä hapanta. Happamoituminen viittaa hapettavan uuttoliuoksen reagoineen sulfidimineraalien kanssa. Korkein sähkönjohtavuus oli 226 mS/m, mikä viittaa merkittäviin liukenemisreaktioihin. Korkein pH-arvo oli selvästi emäksinen eli 11,5. Emäksisyys johtuu näytteen seassa olleesta sementistä, josta vapautuu veteen hydroksideja. Lisäksi havaittiin, että sulfaattipitoisuudet ovat kauttaaltaan korkeita suhteessa muihin liuenneisiin aineisiin kussakin näytteessä. Tämä viittaa siihen, että kaikissa näytteissä on tapahtunut sulfidimineraalien hapettumista, mutta määrältään vaihtelevasti. Maa-ainesnäytteille saatuja tuloksia tarkasteltiin myös sulfaattipitoisuuden ja pH:n funktioina olemassa olevaan pohjavesiaineistoa vasten. Tällä pyrittiin selvittämään muita kokonaisuuteen liittyviä prosesseja. Vertailussa havaittiin muun muassa, että seuranta-aineistossa sähkönjohtavuus nousi huomattavasti korkeammalle kuin maa-ainesnäytteille saaduissa tuloksissa. Sen sijaan pH:n vaihtelu oli pohjavesiaineistossa vähäisempää, mikä luultavasti johtuu pidempiaikaisista neutraloivista reaktioista maa- ja kallioperässä. Liukoisuustestissä käytetty uuttoaika oli lyhyt verrattuna luonnossa tapahtuviin prosesseihin, mikä vaikeuttaa aineistojen vertailua.

The purpose of this thesis was to study the importance of excavated rock material on increased dissolved sulfate contents, which were observed in Eurajoki, Olkiluoto and compare them against monitored water data. The results from this comparison was used to find out the sulfate source. An increased sulfate content have been observed in groundwater in thevicinity of the underground research facility Onkalo. In the microbiological process sulfate reducing bacteria produce sulfides from sulfate. These sulfides are a critical factor in copper canister corrosion which may have influence on the long term safety of the final disposal. The soil samples were collected in the summer of 2016 from six different places. The sampling points were selected based on the land use, committed land transfers and observations from the groundwater and surface environment monitoring results. Groundwater samples were taken from 14 different groundwater sampling points. These sampling points were chosen based on increased sulfate content. In this thesis the test results and sample comparisons are presented by using different graphs. Samples were sent to Technical University of Tampere where solubility test were conducted. The water samples were sent to the laboratory of Teollisuuden Voima Oyj where the chemical composition of the test solutions were analyzed. The results from these tests were compared to earlier groundwater results. The sample testing revealed among other things that there were clear differences in electrical conductivity and pH values between the samples. The lowest pH value was 3,2 in other words the sample was clearly acidic. Acidification indicates that the oxidizing solution has reacted with sulphide minerals. The highest electrical conductivity was 226 mS/m which indicates significant dissolution. The highest pH value was clearly alkaline. The pH value was 11,5. Alkalinity is due to the fact that the sample contained cement whereof releasing hydroxides in water. We also found that sulphate levels are throughout high with relation to other dissolved chemical species in each sample. This indicates that the oxidation of sulfide minerals occurs in every sample but varies in quantity. The results were also reviewed as a function of sulfate content and pH value with reference groundwater data. This was done to find out other related processes. Comparison showed that, e.g electrical conductivity in the reference groundwater may increase considerably higher than in the experimental results. Instead the pH variation in groundwater data was lower than in test solutions which probably is due to long term neutralizing reactions in the soil and bedrock. The extraction time in the solubility test was short compared to that of the natural processes what complicates the comparison of results.