Tietopankki

POSIVA-raportti 1998-10

Takaisin

Nimi:

Geochemical Modelling of Groundwater Evolution and Residence Time at the Olkiluoto Site

Raportin kirjoittaja:

Petteri Pitkänen; Ari Luukkonen; Paula Ruotsalainen; Hilkka Leino-Forsman; Ulla Vuorinen

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

169

ISBN:

951-652-048-0; 1239-3096

Tiivistelmä:

Working report: Posiva-raportti 98-10, Petteri Pitkänen, Ari Luukkonen, Paula Ruotsalainen,
Hilkka Leino-Forsman & Ulla Vuorinen, 184 sivua, englanninkielinen, ISBN 951-
652-048-0

GEOKEMIALLINEN MALLI POHJAVEDEN OLOSUHTEISTA JA
KEHITYKSESTÄ OLKILUODON TUTKIMUSPAIKALLA

TIIVISTELMÄ

Pohjaveden geokemiallisen kehityksen ymmärtäminen on oleellinen osa ydinjätteiden kalliosijoituksen
turvallisuutta ja toimintakykyä. Loppusijoitussysteemin teknisten päästöesteiden toiminta sekä mahdol-
lisesti vapautuvien radionuklidien kulkeutuminen riippuvat kemiallisista olosuhteista. Näiden seikkojen
ymmärtämisen edellytyksenä on pystyä kuvaamaan niitä kallion ja veden välisiä vuorovaikutuksia, jotka
säätävät pohjaveden kemiallisia olosuhteita. Tutkimuksen tavoitteena on tulkita pohjaveden koos-
tumukseen vaikuttaneet prosessit ja ne tekijät, jotka ohjaavat hydrogeokemiaa kuten pH- ja redox-olosuh-
teita. Tutkimuksessa luodaan malli Olkiuodon hydrogeokemiallisesta kehityksestä kallioperän eri osissa
sekä määritetään laskennallisesti kemiallisten reaktioiden ja pohjavesityyppien merkitys pitkin eri virtaus-
reittejä. Lisäksi arvioidaan pohjaveden pitkäaikaisia liikkeitä pohjavesikemian avulla.

Tulkinta ja mallinnus perustuu vesinäytteisiin (yht. 63 kpl), joita on otettu sadevedestä, merestä, maape-
rästä, porakaivoista ja kahdeksasta syvästä kairausreiästä. Näytteistä on ollut käytettävissä laaja liuennei-
den kemiallisten aineiden ja isotooppien aineisto. Lisäksi on ollut käytettävissä kaasuanalyysituloksia ja
niiden isotooppimäärityksiä. Pohjavesikemian aineisto kattaa Olkiluodon kallioperän noin 1000 m:n
syvyydelle. Pohjaveden kehityshistoriaan vaikuttaneiden prosessien arvioinnissa on lisäksi hyödynnetty
alueella tehtyjä mineralogisia, geomikrobiologisia ja hydrogeologisia tutkimuksia sekä
pohjavesikemiallisen aineiston pääkomponenttianalyysin ja termodynaamisten tasapainolaskujen tuloksia.
Pohjavesi-kalliovuorovaikutus, vesityyppien sekoittuminen ja isotooppikemiallinen kehitys on tulkittu
massatasapainomallinnuksen (NETPATH) avulla. Reaktiopolkumallinnuksen avulla (EQ3/6) on tar-
kastettu tulkinnan termodynaaminen kelpoisuus.

Pohjavesikemiallisen aineiston tulkinnan ja mallinnuksen tulokset osoittavat kohteen hydrokemiallisen
kehityksen varsin monimutkaiseksi. Ulkoisten olosuhteiden vaihtelut kuten jääkausi, Itämeren vaiheet,
maan kohoaminen ja muinaiset hydrotermiset tapahtumat ovat merkittävästi vaikuttaneet paikallisiin
palaeohydrogeologisiin olosuhteisiin, joiden seurauksena pohjaveden laatu vaihtelee laajasti. Varsinkin
suolaisuus (jopa 70 g/l), vesityyppi ja konservatiivisesti käyttäytyvät parametrit kuten Cl, Br, "roo"H-2 ja "roo"O-
18 heijastavat näitä vaihteluita. Lisäksi olosuhteiden muutokset vaikuttavat myös veden ja kallion väliseen
vuorovaikutukseen, joka varsinaisesti säätää pH- ja redox-olosuhteita, vaikka laskettu aineen siirto näissä
prosesseissa on vähäistä verrattuna eri pohjavesityyppien sekoittumisen aiheuttamiin vaihteluihin. Raoissa
esiintyvä kalsiitti määrää todennäköisesti pohjaveden pH:n, joka vaihtelee pääasiassa 7,5 ja 8 välillä.
Sulfidiset redox-olosuhteet ovat tyypilliset kallioperän ylimmässä 500 m:ssä. Sen sijaan syvemmällä, josta
rikin liuenneet muodot puuttuvat, metaania tuottavat prosessit vaikuttavat vallitsevilta. Vesityypit
pystytään yhdistämään menneisiin geologisiin vaiheisiin, joiden perusteella voidaan tulkita pohjaveden
keskimääräinen viipymäaika. Nykyisen kaltaisista, kuivalta maalta tapahtunutta suotautumista on jatkunut
n. 2500 v ja tämän aikakauden meteorinen vesi hallitsee pääasiassa kallion ylintä 150 m:ä. Litorina
kaudella (7500 - 2500 vuotta sitten) kallioon vajonnut merivesi on pääosassa 100 - 250 m:n syvyydessä.
Mannerjään sulamisvesi n. 10000 vuoden takaa on merkittävä osatekijä pohjavedessä 100 - 500 m:n
syvyydessä. Kylmään sulamisveteen on voinut liueta poikkeuksellisen paljon happea, mutta mahdollisista
aerobisista olosuhteista ei ole pystytty tulkitsemaan tunnusmerkkejä rakomineralogiassa eikä pohjaveden
koostumuksessa. Syvällä tavataan jääkauden aikaista ja sitä vanhempaa suolaista pohjavettä. Nykyisistä
vesityyppien esiintymissyvyyksistä huolimatta hydogeokemiallinen tulkinta viittaa siihen, että dynaamiset
virtausolosuhteet ovat rajoittuneet ylimpään 150 - 200 m:iin.

AVAINSANAT:pohjavesikemia, isotoopit, ydinjätteen loppusijoitus, paleohydrogeologia, vesi-kallio-
vuorovaikutus, sekoittuminen, geokemiallinen mallinnus
Posiva-raportti 98-10, Petteri Pitkänen, Ari Luukkonen, Paula Ruotsalainen,
Hilkka Leino-Forsman & Ulla Vuorinen, 184 sivua, englanninkielinen, ISBN 951-
652-048-0

GEOKEMIALLINEN MALLI POHJAVEDEN OLOSUHTEISTA JA
KEHITYKSESTÄ OLKILUODON TUTKIMUSPAIKALLA

TIIVISTELMÄ

Pohjaveden geokemiallisen kehityksen ymmärtäminen on oleellinen osa ydinjätteiden kalliosijoituksen
turvallisuutta ja toimintakykyä. Loppusijoitussysteemin teknisten päästöesteiden toiminta sekä mahdol-
lisesti vapautuvien radionuklidien kulkeutuminen riippuvat kemiallisista olosuhteista. Näiden seikkojen
ymmärtämisen edellytyksenä on pystyä kuvaamaan niitä kallion ja veden välisiä vuorovaikutuksia, jotka
säätävät pohjaveden kemiallisia olosuhteita. Tutkimuksen tavoitteena on tulkita pohjaveden koos-
tumukseen vaikuttaneet prosessit ja ne tekijät, jotka ohjaavat hydrogeokemiaa kuten pH- ja redox-olosuh-
teita. Tutkimuksessa luodaan malli Olkiuodon hydrogeokemiallisesta kehityksestä kallioperän eri osissa
sekä määritetään laskennallisesti kemiallisten reaktioiden ja pohjavesityyppien merkitys pitkin eri virtaus-
reittejä. Lisäksi arvioidaan pohjaveden pitkäaikaisia liikkeitä pohjavesikemian avulla.

Tulkinta ja mallinnus perustuu vesinäytteisiin (yht. 63 kpl), joita on otettu sadevedestä, merestä, maape-
rästä, porakaivoista ja kahdeksasta syvästä kairausreiästä. Näytteistä on ollut käytettävissä laaja liuennei-
den kemiallisten aineiden ja isotooppien aineisto. Lisäksi on ollut käytettävissä kaasuanalyysituloksia ja
niiden isotooppimäärityksiä. Pohjavesikemian aineisto kattaa Olkiluodon kallioperän noin 1000 m:n
syvyydelle. Pohjaveden kehityshistoriaan vaikuttaneiden prosessien arvioinnissa on lisäksi hyödynnetty
alueella tehtyjä mineralogisia, geomikrobiologisia ja hydrogeologisia tutkimuksia sekä
pohjavesikemiallisen aineiston pääkomponenttianalyysin ja termodynaamisten tasapainolaskujen tuloksia.
Pohjavesi-kalliovuorovaikutus, vesityyppien sekoittuminen ja isotooppikemiallinen kehitys on tulkittu
massatasapainomallinnuksen (NETPATH) avulla. Reaktiopolkumallinnuksen avulla (EQ3/6) on tar-
kastettu tulkinnan termodynaaminen kelpoisuus.

Pohjavesikemiallisen aineiston tulkinnan ja mallinnuksen tulokset osoittavat kohteen hydrokemiallisen
kehityksen varsin monimutkaiseksi. Ulkoisten olosuhteiden vaihtelut kuten jääkausi, Itämeren vaiheet,
maan kohoaminen ja muinaiset hydrotermiset tapahtumat ovat merkittävästi vaikuttaneet paikallisiin
palaeohydrogeologisiin olosuhteisiin, joiden seurauksena pohjaveden laatu vaihtelee laajasti. Varsinkin
suolaisuus (jopa 70 g/l), vesityyppi ja konservatiivisesti käyttäytyvät parametrit kuten Cl, Br, "roo"H-2 ja "roo"O-
18 heijastavat näitä vaihteluita. Lisäksi olosuhteiden muutokset vaikuttavat myös veden ja kallion väliseen
vuorovaikutukseen, joka varsinaisesti säätää pH- ja redox-olosuhteita, vaikka laskettu aineen siirto näissä
prosesseissa on vähäistä verrattuna eri pohjavesityyppien sekoittumisen aiheuttamiin vaihteluihin. Raoissa
esiintyvä kalsiitti määrää todennäköisesti pohjaveden pH:n, joka vaihtelee pääasiassa 7,5 ja 8 välillä.
Sulfidiset redox-olosuhteet ovat tyypilliset kallioperän ylimmässä 500 m:ssä. Sen sijaan syvemmällä, josta
rikin liuenneet muodot puuttuvat, metaania tuottavat prosessit vaikuttavat vallitsevilta. Vesityypit
pystytään yhdistämään menneisiin geologisiin vaiheisiin, joiden perusteella voidaan tulkita pohjaveden
keskimääräinen viipymäaika. Nykyisen kaltaisista, kuivalta maalta tapahtunutta suotautumista on jatkunut
n. 2500 v ja tämän aikakauden meteorinen vesi hallitsee pääasiassa kallion ylintä 150 m:ä. Litorina
kaudella (7500 - 2500 vuotta sitten) kallioon vajonnut merivesi on pääosassa 100 - 250 m:n syvyydessä.
Mannerjään sulamisvesi n. 10000 vuoden takaa on merkittävä osatekijä pohjavedessä 100 - 500 m:n
syvyydessä. Kylmään sulamisveteen on voinut liueta poikkeuksellisen paljon happea, mutta mahdollisista
aerobisista olosuhteista ei ole pystytty tulkitsemaan tunnusmerkkejä rakomineralogiassa eikä pohjaveden
koostumuksessa. Syvällä tavataan jääkauden aikaista ja sitä vanhempaa suolaista pohjavettä. Nykyisistä
vesityyppien esiintymissyvyyksistä huolimatta hydogeokemiallinen tulkinta viittaa siihen, että dynaamiset
virtausolosuhteet ovat rajoittuneet ylimpään 150 - 200 m:iin.

AVAINSANAT:pohjavesikemia, isotoopit, ydinjätteen loppusijoitus, paleohydrogeologia, vesi-kallio-
vuorovaikutus, sekoittuminen, geokemiallinen mallinnus

Avainsanat:

groundwater chemistry; environmental isotopes; palaeohydrogeology; water-rock interaction; mixing; geochemical modelling

Tiedosto(t):

Geochemical Modelling of Groundwater Evolution and Residence Time at the Olkiluoto Site (pdf) (11.9 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli:
Tämä sivusto käyttää evästeitä sivuston käyttöä koskevien tietojen keräämiseksi. Kun käytät tätä sivustoa, hyväksyt evästeiden käytön.
Sulje

Evästekäytännöt

Tätä sivustoa käyttämällä hyväksyt, että voimme asettaa evästeitä tietokoneellesi tai mobiililaitteeseesi.

1. Mitä evästeet ovat?

Evästeet ovat pieniä datatiedostoja, jotka siirtyvät tietokoneellesi, kun otat yhteyden johonkin verkkosivustoon. Evästeet tallentuvat selaimen käyttämien tiedostojen yhteyteen.

Lisätietoa evästeistä saat sivulta www.aboutcookies.org.

2. Miksi evästeitä käytetään?

Evästeet tunnistavat tietokoneesi, kun tulet sivustolle uudelleen. Ne muistavat myös sivustolla aikaisemmin tekemäsi valinnat ja parantavat siten sivuston käyttökokemusta. Evästeiden avulla pystyy esimerkiksi tunnistamaan käyttäjän laitteet sekä mukauttamaan mahdollisia mainoksia sivuilla sekä mahdollisissa muissa palveluissa.

3. Mitä evästeitä käytetään?

Jotkin evästeet ovat sivustomme teknisen toiminnan ja käytön vuoksi välttämättömiä. Nämä evästeet eivät kerää käyttäjästä tietoa, jota voitaisiin hyödyntää markkinoinnissa tai muistamaan käyttäjän valitsemia sivustoja.

Suorituskykyä mittaavat evästeemme keräävät tietoa siitä, miten käyttäjät käyttävät verkkosivujamme (esim. eniten käytetyt sivut, mahdolliset virheviestit). Nämä evästeet eivät kerää käyttäjistä tunnistettavia tietoja, vaan ne ovat anonyymejä ja niitä käytetään ainoastaan parantamaan nettisivujen toimivuutta.

Sivuilla olevat kolmansien osapuolten liitännäispalvelut (esim. mainokset, YouTube-videot, Google-tilastointi tai Facebook-liitännäiset) saattavat tallentaa käyttäjän tunnistamiseen käytettävää tietoa, mihin emme valitettavasti voi vaikuttaa. Jos haluat estää niitä seuraamasta liikkumistasi verkossa, voit kytkeä ns. kolmannen osapuolen evästeet pois käytöstä selaimesi asetuksista. Ohjeet löydät selaimesi ohjesivuilta.

Sivuillamme saattaa olla myös painikkeita, jotka helpottavat sisällön jakamista eri verkkoviestintäympäristöihin ja sosiaaliseen mediaan. Jos käytät näitä painikkeita, valitsemaltasi palvelulta voidaan asettaa eväste päätelaitteellesi. Nämä evästeet eivät ole hallinnassamme. Lisätietoja kolmannen osapuolen evästeiden käytöstä saat kyseisen osapuolen verkkosivulta.

4. Evästeiden hallinta ja estäminen

Jos et halua vastaanottaa evästeitä, voit muuttaa Internet-selaimesi asetuksia niin, että saat ilmoituksen aina kun evästeitä ollaan lähettämässä tietokoneellesi. Vaihtoehtoisesti voit estää evästeiden käytön kokonaan. Evästeiden käyttöä voi rajoittaa tai sen voi estää Internet-selaimen kautta (katso tarkemmat tiedot selaimen ohjeista).

Jos estät evästeiden tallennuksen tai poistat ne käytöstä, jotkin verkkosivujemme toiminnoista eivät välttämättä toimi oikein.

Sulje