A Gyöngyösoroszi Pb-Zn Bánya által okozott környezetszennyezés – kockázatfelmérés és remediáció Esettanulmány, 1. rész
Dr. Feigl Viktória, Vaszita Emese, Dr. Gruiz Katalin
BME, Vegyipari és biomérnöki műveletek, 2016.10.11.
Gyöngyösoroszi felhagyott ércbánya
Gyöngyösoroszi bányászat története • •
18. század - Au, Ag bányászat 19. század - Pb, Ag bányászat
•
1949-től aktív Pb, Zn bányászat, flotációs üzem és meddőhányó építése
• •
1970-es évek végére veszteségessé vált 1986 bányászat felhagyása
•
2003-tól bányabezárás, terület rekultivációja
Kockázat felmérése
Bányameddőhányók
Főbb objektumok és szennyezőforrások a Toka patak északi vízgyűjtőjében
Toka patak Bányavíztisztítási (vörös)iszap tározó Altárói bányabejárat Bányavíztisztító mű
Ércszállítási útvonal Toka patak
Ipari víztározó
Flotációs meddőhányó Flotációs üzem
Toka patak Mezőgazdasági víztározó Mezőgazdasági terület
N
1. lépés • Szennyezőforrások azonosítása • Elsődleges szennyezőforrások • Másodlagos szennyezőforrások – kémiai időzített bomba • Pontszerű • Diffúz
Elsődleges szennyezőforrások: Pontszerű szennyezőforrások: Bányameddőhányók Új Károly táró meddőhányója Felszínen lefolyó víz okozta erózió
meddő szétszóródása savas csurgalék képződése fémkioldás leülepedés
Erdei út
patak
Bányameddőhányók Mine waste and soil
Minimum metal concentration of mine wastes Maximum metal concentration of mine wastes Typical forest soils average in the Northern Toka catchment HU Environmental Quality Criteria for soil (B)*
Total metal concentration (Aqua Regia extract) mg/kg As Cd Cu Pb Zn 240 5 120 500 500 2000 20 200 10 000 4000 50 0.7 50 100 95 15 1 75 100 200
Felszínen lefolyó víz okozta erózió és a víz terjedési útvonala
Patakmeder meddőhányó alatt
Toka patak
Toka patak folyásiránya Savas csurgalék és a szállított üledék
Toka patak vizének fémtartalma több éves átlag alapján: As: 50 μg/l Cd: 2 μg/l Pb: 30 μg/l Zn: 800 μg/l Hatás alapú terület specifikus határérték nem érzékeny vízhasználatra : As: 10 μg/l Cd: 0,2 μg/l Pb: 10 μg/l Zn: 100 μg/l
Területen gyűjtött ásvány
Területen gyűjtött ásvány
Flotációs üzem
Flotációs üzem reagensek adagolása, őrlés
Zúzda Flotációs üzem
Szállítási útvonal vége
Pontszerű szennyezőforrás Flotációs meddőhányó Befelé haladva épített gát Ülepítő tó
Ülepítő tó
Leülepedett flotációs meddő
Flotációs meddőhányó mélyégi szelvénye
Pontszerű szennyezőforrás Bányavíz
Altárói bányabejárat
Kezeletlen savas bányavíz
Bányavíztisztító üzem területe – savas bányavíz semlegesítése
Mész adagolás a bányavízbe
Savas bányavíz meszezés előtt
Pontszerű szennyezőforrás Bányavíztisztítási iszap tározója
Másodlagos szennyezőforrások: Bányameddőhányókból eredő diffúz szennyezettség
Patakmeder néhány 100 méterre a meddőhányótól
Bányászati eredetű diffúz szennyezőforrások - nagy területet érint
Szétszórt meddőanyag az erdőben
Szétszórt meddőanyag az erdőben – diffúz szennyezettség
Ércdarabok a szállítási útvonalon
Ércszállítási útvonal (kisvasúton) Altáró és Flotációs üzem között diffúzan szennyezett terület
Kiömlött ércdarabok a szállítási útvonalon
Pontszerű szennyezőforrás: Ipari víztározó (flotációs üzemhez ipari víz)
Mezőgazdasági víztározó a falu alatt
Ipari víztározóból származó üledék mélységi szelvénye (2001)
Toka-patak áradása
Patakmeder Gyöngyösorosziban áradás után (1996)
Mezőgazdasági terület az áradás után (1996)
Patakmeder Gyöngyösoroszi alatt a mezőgazdasági területen Sárgás színű meddőkőzet
Mezőgazdasági terület a falu alatt Mátra
Gyöngyösoroszi
Toka-patak felöli oldal
Szennyezett növények és állatok Gombák a Gyöngyösoroszi erdőben
Mintavételezés és analízis Patak vízminőségének vizsgálata
Fúrt minta vétele a Flotációs meddőhányón
Fémszennyezettség felmérése hordozható XRF készülékkel
Mintavétel meddőanyagokból és talajból
Kiskertek: talaj és növénymintavétel
Növényminták
Probléma ismertetése: Toka északi vízgyűjtője Szennyezőforrások: diffúz és pontszerű (bányameddőhányók) Szennyezőanyagok: Cd, Zn, Pb, (As) szulfidércekből Folyamatok: erózió meddőkőzet mállása és fémek eső általi kilúgzása biológiai kioldással párosul (bioleaching) savas környezet fémmel telített savas csurgalék megoszlás Domináns kockázat: felszíni víz fémtartalma Szennyezőanyag transzport: felszínen lefolyó víz
Toka-patak vízgyűjtőjének térinformatikai eszközökkel (GIS) történt modellezése
Digitális terepmodell
Összegyülekezési térkép
As, Pb, Zn eloszlása a talajban a Toka patak mentén
A Gyöngyösoroszi Pb-Zn Bánya által okozott környezetszennyezés – kockázatfelmérés és remediáció Esettanulmány, 2. rész Dr. Feigl Viktória, Dr. Gruiz Katalin
BME, Vegyipari és biomérnöki műveletek, 2016.10.11.
Kockázat csökkentése
Korlátozások
A tározókban fürdés és az öntözés megtiltása Legszennyezettebb mezőgazdasági területek termelés alól való kivonása Gumós, leveles növények termesztésének visszaszorítása, pl. bogyós növényekkel történő helyettesítéssel
Remediációs terv - Gyöngyösoroszi
Bánya szakszerű bezárása Pontforrások: eltávolítás és kezelés Pontforrások eltávolítása után visszamaradt szennyezettség Diffúz szennyezettség
Kémiaival kombinált fitostabilizáció
Bánya bezárása
A bánya bezárásán dolgozó bányászok
Pontforrások kezelése
Hagyományos építőmérnöki és hulladékmenedzsment technológiák Kiásás, eltávolítás és a flotációs meddőhányón történő elhelyezés
Izolálás, letakarás
Bányászati meddőkupacok Víztározók üledéke Patak menti kb. 2 m-es legszennyezettebb sáv Flotációs meddőhányó
Vízkezelés és víztisztítási csapadék tárolása izolált lerakón
Meszezéssel semlegesített bányavíz és a keletkező csapadék
Pontszerű szennyezőforrás: Ipari víztározó (flotációs üzemhez ipari víz)
2008. áprilisi állapot
2002. évi állapot Remediáció: vízleeresztés, meder kotrás, üledék elszállítása 2012-es állapot
Ipari víztározó remediációja
Az elterelt Toka-patak
Pontforrások kitermelt anyagának szállítása a flotációs meddőhányóra
Víztározók és a patakmeder remediációja Kisebb víztározók remediációja és a szennyezett patakmeder rendezése
2008
2012 A mezőgazdasági víztározó leeresztve
Altáró üzemudvar felülnézetből
Pontszerű szennyezőforrások eltávolítása Bányavíztisztítási iszap tározója
2003. július
2008. április
Új csapadéktároló
Megfelelően izolált tározó a bányavíz semlegesítésekor keletkező csapadék számára
Meszezés
Flotációs meddőhányó felülnézetből
Biológiai technológiák fémmel szennyezett talajok kezelésére
Ni hiperakkumulátor Sebertia acuminata
Fitoremediáció (növényekkel) Fitoextrakció Fitostabilizáció Bioremediáció (mikroorganizmusokkal) Biológiai kioldás Biológiai kicsapás Az Almásfüzitői Acid Mine Drainage
Biológiai kioldás prizmákban
vörösiszap tározó felületének fitostabilizációja
Shewanella oneidensis által immobilizált uránium
Kémiaival kombinál fitostabilizáció
Kémiai stabilizálószer
Tápanyag
Hatékony kémiai stabilizálószer
Hatására csökken:
Fémek mobilitása és oldhatósága → víz általi transzport → környezeti kockázat Növények számára hozzáférhető fémtartalom → elősegíti megtelepedésüket és növekedésüket → egészségesebb növények, nagyobb biomassza
Hatását hosszú távon megőrzi Hozzáadás a növények telepítése előtt
Fitostabilizációra alkalmas növények
Fémtoleráns Kis fémakkumuláció a föld feletti részekben → csökken a táplálékláncba jutó fémmennyiség Növelik a talaj komplexitását és humusz-tartalmát → csökken a fémek kimosódása Csökkentik a víz és szél általi eróziót A fémek transzportja minden lehetséges útvonalon csökken
Bányabérci meddőhányó
Bányabérci meddőhányó
Fémszennyezettség Összes fémtartalom a szennyezett mezőgazdasági talajokban és bányameddőben (mg/kg)
As
Cd
Cu
Pb
Zn
talaj
57–330
4,1–11,1
163–341
227–1589
871–1863
meddő
298–390
4,9–22,4
36–374
1599–2050 1176–4361
Határérték talajra*
15
1,0
75
100
*6/2009 (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet
Összes Cd és Zn 11–16%-a vízoldható Összes Cd és Zn 17–34%-a acetáttal extrahálható (pH=4.6)
200
Szabadföldi parcellák kialakítása
Szabadföldi parcellák
Vízgyűjtés
Szabadföldi kísérletek bányabérci meddővel A parcellákon átfolyó vizek Cd és Zn tartalma Kezelés
Cd
Zn
pH
Kezeletlen (µg/l)
441
89 079
2,9
Pernye (µg/l)
138
30 380
4,1
Pernye + mész (µg/l)
2.3
226
7,2
5
200
Pernye (%-os csökkenés)
68,8
65,9
Pernye + mész (%-os csökk.)
98,5
99,7
Határérték felszín alatti vízre
Kezelés hatása a fű növekedésére
0,16 ppm Cd (Hat.é.=1 ppm) 58 ppm Zn (Hat.é.=100 ppm)
Élelmiszerekre és takarmányokra vonatkozó határérték 44/2003. (IV.26.) FVM rendelet és 17/1999. (VI. 16.) EüM rendelet
Sorghum fajok növekedése Seprőcirok 0,27 ppm Cd (Hat.é.=1 ppm)
43 ppm Zn (Hat.é.=100 ppm) Július
Szeptember
Szudáni fű 0,43 ppm Cd (Hat.é.=1 ppm)
59 ppm Zn (Hat.é.=100 ppm) Július
Szeptember
Kémiaival kombinált fitostabilizáció
Károlytáró
2012
Remediáció ütemezése
Remediációs munkák befejezése 2015-ig Hosszú távú feladatok
Bányavíz kezelés Monitoring Utógondozás
DE: 10 év alatt 34 milliárd Ft, újabb 14 milliárd Ft
Ajánlott irodalom
KÖRINFO weboldal (www.körinfo.hu) Gyöngyösoroszi bányaterület kockázatmenedzsmentje http://enfo.agt.bme.hu/drupal/keptar/2332, http://enfo.agt.bme.hu/drupal/etanfolyam/12029, http://enfo.agt.bme.hu/drupal/etanfolyam/2716,
