Ympäristökelpoisuus ja laadunhallinta

Jussi Reinikainen, Lauri Äystö / SYKE

Ympäristökelpoisuus - laskentaperusteet

2

● Pysyvän jätteen kaatopaikan kelpoisuuskriteerit○ Jätetäyttö -> vajovesi -> pohjavesi -> tarkastelupiste/kaivo

• Numeerinen EU TAC -mallinnus (CXTFIT, HYDRUS2D, MODFLOW, MTD3)• 20x150x150 m jätetäyttö, suotautuva vesimäärä 300 mm/a, jne.

○ Tarkastelupisteessä (0, 20, 200 m) pohjaveden laadun täytettävä talousveden laatuvaatimukset

• Cu:n ja Zn:n osalta ekotoksikologiset viitearvot

○ Liukoisuuskriteeri takaperin laskentana • Laskettujen arvojen säätäminen ylös- tai alaspäin ”poliittisin” perustein

● MARAssa päällystetylle käytölle (tuhkat) pääosin 3 x pysyvä jäte○ Rakenteita ja todellisia käyttöskenaarioita ei muutoin huomioitu○ Korotettu osin enemmänkin aine- ja jätekohtaisesti

• Betonille ei lainkaan korotettuja arvoja

● Myös pitoisuusraja-arvot tietyille aineille○ Ei selvää riskiperustaa

03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

3

Nykyiset MARA-raja-arvot

Uudet riskiperusteiset viitearvot● Peruslähtökohta vastaa pitkälti nykyisiä MARA-arvoja:

kulkeutuminen vajoveden mukana pohjaveteen ○ Hyödyntämisrakenne -> vajovesi -> pohjavesi -> tarkastelupiste/kaivo○ Imeyntä rakenteen läpi riippuu rakennetyypistä○ Myös vaikutusta maaperään ja pintaveteen tarkasteltu

● Laskennalliset liukoisuusarvot eri hyödyntämisrakenteille○ Rakenteiden määritellyt dimensiot huomioitu laskennassa○ Pintarakenteet ja stabilointi sisällytetty vesitaseisiin

● Vajovesilaskenta Excelissä○ Helppokäyttöisyys, nopeus, ymmärrettävyys ja toistettavuus -> työkalu myös

tapauskohtaiseen arviointiin○ Kaavat ja parametrit kirjallisuustarkastelun perusteella

● Pohjavesilaskenta tehty sekä Excelissä että MODFLOW:lla○ Laskentatulosten vertailu & visualisointi

● HUOM! Lasketut viitearvot ≠ asetuksen raja-arvot○ Päätösanalyysi lopullisten raja-arvojen asettamiseksi○ Raja-arvot myös (kokonais)pitoisuuksille (ei välttämättä kaikille materiaaleille)

03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

4

Rakenteiden vesitaseet03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

● Arvioidut imeynnät perustana viitearvojen laskennassa○ Tie, kenttä, täyttö, valli, (in situ –stabilointi)○ Peitetty (läpäisevä) = 350 mm/a; päällystetty 35 mm/a; stabiloitu 21 mm/a

● Päästölähde (MARSA-materiaali rakenteessa)○ Oletuksena aineiden liukoisuus tasapainotilassa ○ Vähenevä lähde: pitoisuus pienenee ajan kuluessa ○ Tarkasteluaika: LS (L/kg) -> t (a)

6

Excel-laskennan vaiheet 1/4: Lähde

● 1 m rakenteen alapuolella● Vajoveden virtaama imeynnän perusteella ● Pitoisuus ajan funktiona vajovesikerroksen pohjalla (Ogata-Banks)

7

Excel-laskennan vaiheet 2/4: Vajovesikerros

C2 = Vajoveden läpäisevän veden pitoisuus

𝐶2

● Etäisyys rakenteesta pohjaveden jakajalle 100 m● Etäisyys Tarkastelupisteeseen 20 m● Sekoittuminen ”puhtaaseen” pohjaveteen (1 m sekoittumiskerros)● Pitoisuuden vähentyminen pohjaveden virtausreitillä

8

Excel-laskennan vaiheet 3/4: Pohjavesikerros

RakenneSyöttää systeemiin haitta-ainepitoista (C2) vettä kullekin rakennetyypille määritellyllä imeynnällä.

Systeemin ”ylälaita”Syöttää malliin vettä vakioimeynnällä (I=0,35 m/v)

Vedenjakaja (vasen laita)Vettä ei virtaa laidan kautta ulos/sisään

9

Excel-laskennan vaiheet 4/41) Lähtöpitoisuus (C0, mg/L) nykyisillä MARA-arvoilla (LS10, mg/kg)

o (Kokonais)pitoisuus pääosin ylempi ohjearvo (Vna 214/2007)2) Pitoisuuden vähentymiskertoimet suhteessa muodostuvaan enimmäispitoisuuteen (Cmax) vajo- ja pohjavedessä

o Attenuation factor (AF); dispersio, pidättyminen, biohajoamineno Dilution factor (DF) vajoveden sekoittuminen pohjaveteen

3) Enimmäislähtöpitoisuus (C0_max), jolla pitoisuus tarkastelupisteessä (20 m) vähentymiskertoimet huomioiden vastaa vertailuarvoa (Cvert)

o Vertailuarvoina juomaveden enimmäispitoisuudet (STM 2001 tai WHO 2011)4) Enimmäislähtöpitoisuutta (C0_max) vastaava liukoisuusarvo (LS10, mg/kg)

AFvad

DFgw1

DFgw2 + AFgw

100 m

Käsitteellinen malli – esim. kenttärakenne

MARSA-materiaali

0,7 m/a

0,5 m

0,035 m/a

Q = 3500 m3/a100 m

1 m

1 m

5 m

Q2 = 700 m3/a

20 m

Q3 = 140 m3/aAFvad

DF1 DF2 AFgw

100 m

Q = 700 m3/a

Q1 = 350 m3/a

POC

Q1 = 3500 m3/a

0,35 m/a50 m

50 m

Laskennan tulokset verrattuna nykyisiin MARA-raja-arvoihin

03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

11

● Lasketut arvot selvästi suurempia tierakenteissa ja stabiloiduissa (valli)rakenteissa

○ Suuri laimenemisvaikutus

● Lasketut arvot osin pienempiä kenttärakenteissa sekä läpäisevissä täyttö- ja vallirakenteissa

○ Erityisesti SO42-, Pb, Mo, Se, Va

● Muutoksiin vaikuttavat erityisesti○ Rakenteen dimensiot (kerrospaksuus ja leveys pohjaveden virtaussuunnassa)○ Pieni imeyntä päällystetyissä ja stabiloiduissa rakenteissa○ Suuremmat vertailuarvot (esim. Sb, Hg, Cu ja Zn)○ Laskentatapa

12

Laskentatulosten merkitys MARA-kelpoisuuteen

Arvo ylittyy % v. 2015 esiselvityksen aineistostaMARA 2009

(peitetty tuhka)

MARA 2009

(päällystetty tuhka)

RiPe 2016, peitetty tie

RiPe 2016, päällystetty

tieSb 28 17 0 0As 1,6 1,1 1,1 0Ba 14 12 0 6,2Cd 2,2 2,2 1,1 0Cr 28 8,3 2,6 0Cu 2,7 0,5 0 0Pb 7,5 1,1 4,8 0Mo 43 3,2 12 0,5Ni 1,1 0 0 0Se 24 4,6 9,2 0Zn 4,4 1,6 0 0V 1,4 0,7 0 0

Hg 2,3 2,3 0 0Cl 30 16 7,5 0F 34 6,5 2,4 0

SO42 47 11 15 5,1

Laadunhallinta

13

Laadunhallinta asetusten keskiössä● Lähtökohtia

o Kestävä kiertotalouso Ympäristön pilaantumisen estäminen

● Materiaalien ympäristöominaisuudeto Riskiperusteiset liukoisuusarvot haitta-aineille hyödyntämiskohteissao Laadunhallintatutkimukset ympäristökelpoisuuden osoittamiseksio Rakenneratkaisut ja asetusten yleiset vaatimukset osa riskinhallintaa

● Materiaalien tekniset ominaisuudet o Mahdolliset ja parhaat käyttötavat eri materiaaleilleo Käsittelyn/jalostuksen mahdollisuudet eri materiaaleille (jäte vs. tuote)→ Käyttäjän vaatimukset + kiertotalouden edistäminen

● Rakentamiskohteiden tiedonhallintao Kattava dokumentointi suunnittelusta toteutukseeno Tiedon hyödyntäminen koko elinkaaren aikana, myös uudelleenkäyttö

14

Juss

i Rei

nika

inen

, SY

KE

Laadunhallinta ympäristökelpoisuuden arvioinnissa

03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

15

● Tavoitteena riittävän yksiselitteinen, mutta toimiva käytäntöo Näytteenotto, liukoisuustestaus, rakennusjätteen määrän arviointi jne.o Teoria vs. todellisuus -> testimenetelmien valintao Toistettavuus -> edustava näytteenotto materiaalistao Sovellettavuus -> kustannukset ja aika

● Jätemateriaalien erot huomioitavao Jatkuva prosessista syntyvä jäte vs. kertaluonteisesti syntyvä jäteo Nykyinen MARA-laadunhallinta ja tutkimukset soveltuvat ”prosessijätteille”

• Perustutkimukset vs. laadunvalvonta• Jätteen luovuttajan laadunvarmistusjärjestelmä

o Maa-ainekset ja muu rakentamisen ”purkujäte” edellyttävät uutta ohjeistoa

Tutkimusmenetelmät03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

16

● Nykyiset MARA-vaatimukseto Näytteenotto standardien SFS-EN 932-1, 932-2 ja 14899 mukaisesti,

ensisijaisesti jatkuvasta jätevirrastao Aina läpivirtaustesti (CEN/TS 14405), laadunvalvonnassa myös ravistelutesti

(SFS-EN 12457-3)

● Nykyisiä vaatimuksia ei useimmiten noudateta!o Läpivirtaustesti pakollinen, mutta ei juuri tehdä (vastaavuus ei tiedossa)o Kuka tuntee näytteenottostandardit ja toimii niiden mukaan...?o Miten arvioidaan näytteenoton edustavuus ja käsitellään laatupoikkeamat?

● Edustava näytteenotto ja liukoisuustestauso Näytteenotto jatkuvasta jätevirrasta ei toimi kertaluonteisille jätteilleo Edustava näytteenotto silti TÄRKEIN lähtökohta -> laadukas kokoomanäyteo Huomioitava myös (kokooma)näytteiden esikäsittelyvaatimukseto Läpivirtaustesti (LS10) aina suositeltavaa, mutta vie aikaa -> ravistelutestaus

kertaluonteisille jätteille (pl. suuret massamäärät pitkäkestoisissa hankkeissa)o Käsitellyn materiaalin testauksessa olennaista lopputuote, ei lähtömateriaali

● Ohjeistuso Standardien lisäksi täsmäohjeistusta ja vaatimus näytteenoton kuvaukseeno Asetus + erillisohjeet

Edustava näytteenotto – esim. kiviainestuotteet

17

● ASROCKS-hankeo Tuotekasojen

ympäristövaikutuksia pistelähteenä arvioitaessa halutaan selvittää kasan luotettava keskimääräinen pitoisuus.

o Suositeltavinta on ottaa vähintään 30–50 osanäytteen kokoomanäytteitä, koska ne edustavat parhaiten tuotekasan keskimääräistä koostumusta

Edustava näytteenotto – esim. kasa

18

● Näytteenottostrategia kaivettujen maa-ainesten hyödyntämiskelpoisuuden arvioimiseksi Hollannissao Kasaa edustava haitta-aineen keskimääräinen pitoisuus määritettävä

kahden rinnakkaisen, 50 osanäytteestä (n. 180 g) koostuvan, kokoomanäytteen perusteella

o Perustana 2600 maakasan tulosaineisto

Yhteenveto03.0

5.20

23Ju

ssi R

eini

kain

en, S

YK

E

19

● Riskiperusteiset liukoisuusarvot uusien raja-arvojen pohjanao Hyödyntämiskohteiden ominaispiirteet huomioitu laskennassao Useimmille rakenteille nykyisiä MARA-arvoja mahdollista nostaa turvallisestio Riskiperuste ≠ asetusten raja-arvo

● Laadunhallinta tärkeää asetusten soveltamisessao Ympäristökelpoisuuden arviointi; edustava näytteenotto ja liukoisuustestauso Vaatimukset osin erilaiset jatkuvasti ja kertaluonteisesti syntyvälle jätteelleo Myös rakentamisen teknisten vaatimusten ja tiedonhallinnan laatu

varmistettava

20

Kiitos!

jussi.reinikainen@ymparisto.filauri.aysto@ymparisto.fi