Recycling of sulfide-bearing rock : Current knowledge, statistical analysis and bioavailability modelling

Sulfidförande berg förekommer på många platser i Sveriges berggrund. När sulfidförande berg losshålls frigörs nya ytor som utsätts för kontakt med syre och vatten, vilket oxiderar sulfidmineralen och berget vittrar. Vittringsprodukten kallas surt lakvatten. Syftet med arbetet har varit att undersöka hur det sura lakvattnet påverkar den omgivande miljön, och hur spridning av det kan förhindras, samt vilka teoretiska möjligheter och risker det finns för användning av sulfidförande berg i infrastrukturprojekt. När lakvattnet kommer i kontakt med omkringliggande vattendrag orsakar det försurning och förhöjda metallhalter. Det kan också orsaka geotekniska skador. För att på ett säkert sätt kunna återanvända bergmaterialet bör provtagning och provanalys utföras enligt representativa metoder och bedömning av omgivningens förutsättningar ske. De metoder som idag används är i stor grad utvecklade för gruvnäringen och behöver därför anpassas. Om materialet bedöms lämpligt för återanvändning eller om sulfidbärande bergmaterial oavsiktligt använts finns en mängd metoder för att minska negativ påverkan på omgivningen. Mest effektivt är förhindrande av bildning av lakvatten genom övertäckning eller mikroinkapsling. Det finns även metoder för att förhindra spridning av surt lakvatten, såsom kalkning eller olika typer av barriärer eller dräneringsbäddar. För att det losshållna berget ska kunna återanvändas behöver hänsyn tas till en mängd olika lagar och regler. Inom ramen på projektet utfördes en fallstudie av ett område där sulfidförande berg losshållits och oavsiktligt använts som fyllnadsmaterial i lokala vägar. Detta har lett till att vattendraget som rinner genom området kraftigt förorenats med metaller och på vissa platser har mycket låga pH-värden. Sex metaller (Cd, Co, Cu, Ni, Pb and Zn) och sex andra parametrar (pH, Fe, fosfat, nitrat, sulfat och DOC) valdes ut för korrelationsanalys mellan metallerna och parametrarna med Kendall's Tau i fyra olika provpunkter. Statistiskt säkerställda korrelationer förekom mellan samtliga metaller och parametrar, men inte i alla punkter. Korrelationerna med pH och DOC var starkast, men även korrelationer med järn, fosfat och sulfat förekom enligt förväntan. Korrelationer med nitrat förekom med samtliga metaller men med oregelbundenhet och utan mönster. Biotillgänglighetsmodellering med verktyget bio-met utfördes för Cu, Ni, Pb och Zn. Biotillgängligheten var starkast relaterad till DOC-halten, men även samband med pH kunde statistiskt säkerställas. Ni och Zn var de metaller med högst biotillgänglighet. I vissa fall översteg den biotillgängliga koncentrationen HC5, gränsvärdet för skydd av 95 % av organismerna i vattendraget. I flera av punkterna över- eller underskred pH och kalciumhalten modellens godkända intervall. En utveckling av modellen för inkludering av fler förutsättningar och metaller är därför något att eftersträva.Sulfide-bering rock is found in multiple places in Swedish bedrock. When blasted, new surfaces is exposed and weathering occurs. This has the consequence that Acid Rock Drainage (ARD), water with low pH and high concentrations of heavy metals is spread to local watercourses, the environment becomes toxic. The aim of this project was to investigate theoretical possibilities and risks with recycling of sulfide-bering rock in infrastructure projects, as well as to examine how ARD affects the surrounding environment and how spreading of ARD can be prevented. To safely recycle the rock, it needs to be sampled and analysed by proper methods and the conditions of the sorrounding environment evaluated. Methods for applying this in infrastructure projects is currently being developed. If used, there is multiple methods to prevent or mitigate the spreading of ARD. The most effective way is to prevent its forming by covering or microencapsling, but prevention of spreading can also be dealt with by liming or drainage beds. A case study was made of an area affected by ARD. Correlation analysis with Kendall's tau was conducted between six metals (Cd, Co, Cu, Ni, Pb and Zn) and six other parameters (pH, Fe, phosphate, nitrate, sulphate and DOC). The correlations between the metals and pH as well as DOC was the stongest. It was difficult to find a pattern in the correlations with nitrate. Bioavailability modelling with the Biotic Ligand model bio-met was also made. Ni and Zn hade the highest bioavailable concentrations and exceeded the limit for protection of 95 % of species in one (Zn) or two (Ni) measuring stations. Expanded models for bioavailability is needed, since they have narrow boundaries for water chemistry conditions and only exist for few metals