Kestävä pohjoinen kaivostoiminta: Ksantaattien analyysimenetelmien kehitys ja sovellukset ympäristö- ja prosessivesinäytteille

Tarve uusien raaka-aineiden louhintaan on lisännyt kiinnostusta pohjoisten alueiden kaivostoimintaan. Kaivostoiminta ja malmin rikastaminen kuitenkin aiheuttavat riskejä ympäristölle, ja pohjoiset ympäristöt ovat usein tavallista herkempiä ympäristöhaitoille. Ksantaatit ovat rikastusprosessissa tavallisesti käytettävä kemikaaliryhmä, joiden ympäristövaikutukset ovat nousseet keskusteluun viime vuosina. Ksantaatit ja erityisesti niiden hajoamistuotteet ovat vesieliöille myrkyllisiä jo alhaisissa pitoisuuksissa. Mahdolliset ympäristöön päätyvät ksantaattipitoisuudet ovat kuitenkin niin pieniä, että niiden luotettava määrittäminen nykyisillä analyysimenetelmillä on vaikeaa.
Väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli kehittää uusia, selektiivisiä analyysimenetelmiä alhaisten ksantaattipitoisuuksien määrittämiseksi prosessi- ja ympäristövesistä. Lisäksi tavoitteena oli tutkia arktisten ilmasto-olosuhteiden vaikutusta ksantaattien hajoamiseen. Tutkimukset on tehty laboratoriomittakaavassa käyttäen sekä synteettisiä että kaivosalueelta kerättyjä vesinäytteitä. Tutkimuksessa kehitettiin kaksi analyysimenetelmää, joissa ksantaattipitoisuudet määritetään esikäsittelyn jälkeen korkean erotuskyvyn nestekromatografi – induktiivisesti kytketty plasma tandem massaspektrometrisesti (HPLC-ICP-MS/MS).
Tutkimuksen tuloksena todettiin, että HPLC-ICP-MS/MS tekniikkaa voidaan hyödyntää pienten ksantaattipitoisuuksien selektiivisessä määrityksessä. Havaittiin myös, että olosuhteet esikäsittelyn aikana on optimoitava huolellisesti, sillä ksantaattien monimutkaiset reaktiot vaikeuttavat luotettavien kvantitatiivisten menetelmien kehittämistä. Lisäksi todettiin, että alhaisissa lämpötiloissa ksantaattien hajoaminen hidastuu merkittävästi. Tämä väitöstutkimus on uusi avaus entistä luotettavampien ksantaattien analyysimenetelmien kehittämiseksi. Saadut tutkimustulokset myös viittaavat siihen, että arktisten olosuhteiden vaikutus ksantaattien hajoamiseen tulisi ottaa huomioon niiden ympäristövaikutuksia arvioitaessa.