Ordoviitsium-Kambriumi põhjaveekihi kontseptuaalsed mudelid fosforiidi kaevandamise tingimustes

Abstract

Rahvastiku kasvu tõttu on kasvanud surve põllumajanduse intensiivtootmiseks, mis nõuab suuremas koguses mineraalväetisi. Seoses sellega on perspektiivseks fosfori allikaks muutunud ka Eesti fosforiidi maardlad, mis levivad O-Ca põhjaveekihis. Põhjaveekihile on iseloomulik suur hüdrogeoloogiline heterogeensus. Põhjaveekihis on esindatud nii aktiivne kui passiivne veevahetustsoon. Fosforiidikaevanduste rajamine Eestis tähendab põhjaveekihi avamist ning sealse põhjavee dünaamika ja keemilise koostise muutumist kaevanduspiirkonnas. Käesolev bakalaureusetöö esitles kaks kontseptuaalset mudelit muutustest O-Ca põhjaveekihis nii aktiivses (Toolse maardla) kui passiivses veevahetus-piirkonnas (Kabala maardla). Toolse maardlasse kaevanduse rajamine mõjutab O-Ca põhjaveetasemeid vähem kui kaevanduse rajamine Kabala maardlasse, kuid hüdraulilise rõhu alandused tekiksid ka ülemistesse Ordoviitsiumi põhjaveekihtidesse. Probleemiks võivad kujuneda piirkonna ürgorud, mis võimaldavad pindmiste põhjavete kiiret infiltratsiooni kaevandusse. Suurimaks keskkonnariskiks võib hinnata Toolse fosforiidi maardlat katvat graptoliitargilliidi kihti, mis sisaldab suures koguses püriiti (4-6%) ning raskmetalle. Avatud graptoliitargiliidis intensiivistuksid leostumisprotsessid õhuhapniku ning sademevee koosmõjul. Tekkivad happelised veed soodustaksid raskemetallide ja sulfaatide sisalduste kasvu põhja- ja pinnavees. Tänu hapnikurikka vee juurdevoolule võib toimuda ka uraani ümberkanne ning hilisem uraani tütarelementide (226Ra ja 222Rn) kiirgusreostuse ilmnemine kaevandus-piirkonnas. Kaevanduse rajamine Kabala piirkonda tekitab küllaltki ulatusliku survetasemete alanduse O-Ca põhjaveekihis, kuid ülemised veekihid jääksid sellest oluliselt mõjutamata, juhul kui suudetakse vältida kaevanduslae deformeerumist. Kabala kaevandusala põhjavee keemilises koostises ei ole eeldatavad nii suured muutused kui Toolse maardla puhul, sest graptoliitargilliiti piirkonnas ei esine. Fosforiidis leidub küll püriiti, kuid väheses koguses ning tekkinud happeline vesi puhverdataks kiirelt nii fosforiidis kui põhjaveekihi kivimites levivate karbonaatmineraalide poolt. Suurimaks keemiliseks riskifaktoriks võib Kabala kaevanduse puhul hinnata võimalikku fosfaatreostuse levikut ümbruskonda läbi kaevandusvete väljapumpamise. 26 Suurimaks insener-tehniliseks probleemiks Kabala kaevanduse puhul on suur kaevanduslagede läbivajumise oht. Et ennetada lagede läbivajumist ning seeläbi vältida ka veejuhtivuse muutumist pealmistes kihtides ja „kuivamist“, on kõige otstarbekamaks peetud kaevanduse tagasitäitmist põlevkivituhaga, kuid see põhjustaks aluseliste vete levikut kaevanduspiirkonnas. Aluseline vesi võib samuti tõsta metallide lahustuvust ning mobili-seerida fosforiidis sisalduvaid raskmetalle. Siiski ei tohiks tagasitäitmisel levivad aluselised veed endast kujutada olulist keskkonnariski, sest segunemisel põhjaveega ning aereerimisel CO2-ga neutraliseeruksid aluselised veed küllaltki kiiresti. Peale kaevandustegevuse lõpetamist ja põhjavee survetasemete taastumist võib kaevanduses ladestunud kips vees lahustuda ning emiteerida sulfaatset jääkreostust tarbekaevudesse.