Gondolatok a sikeres kármentesítés egyik gátló tényezőjéről A finomszemcsés képződményekbe diffundált szerves szennyezők jelentősége Halmóczki Szabolcs, Dr. Gondi Ferenc BGT Hungaria Kft.
Sikeres és tanulságos kármentesítési esetek KSZGYSZ konferencia, Budapest , 2015. március 24-25.
Klórozott szénhidrogének elvi eloszlása horizontálisan rétegzett heterogén laza üledékekben
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
2. kép
Klórozott szénhidrogének elvi eloszlása repedezett kőzetekben
3/26/2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
3. kép
Nehézfázis (elkülönülő szerves fázis) típusai
Nem összefüggő folyadékcseppek
Összefüggő folyadékcseppek
összefüggő folyadéktest 3/26/2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
4. kép
Nehézfázis eloszlása laza törmelékes üledékekben Z
Kibocsátás helye X
Y
SNW
Richards, Gerhard and Kueper, 2008 26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
5. kép
Diffúzív anyagáramok a telített zónában kezdetben…..
..... később Nehézfázisból oldott és adszorbeált formákba Oldottból adszorbeált formába
Adszorbeáltból oldott formába 26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
6. kép
Mi a diffúzív anyagáram?
Laza törmelékes üledékekben Oldott anyag kicserélődése molekuláris diffúzió révén a permeábilis és a kevésbé permeábilis zónák pórusvizei közt.
Repedezett kőzetekben
Oldott anyag kicserélődése molekuláris diffúzió révén a repedésekben tárolt víz és a kőzetmátrixban tárolt víz közt.
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
7. kép
Mi a diffúzió hajtóereje?
Koncentrációkülönbség Fick I. törvénye (egy dimenzióban)
J = -D (dC/dx) ahol J = anyagáram sűrűség (mol/m2*s) D = diffúziós együttható (m2/s) C = koncentráció (mol/m3) x = hossz (m)
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
8. kép
Diffúziós együttható
A diffúzió törmelékes üledékekben vagy repedezett kőzetekben lassabb mint vízben, mert az oldott anyagoknak hosszabb utat kell bejárniuk a szemcsék közt vagy a repedések hálózatában, és a szilárd szemcsékkel való ütközés lassítja a diffúziót. Az effektív diffúziós együttható:
De= ω * D0 ahol D0 a molekuláris diffúziós együttható vízben, ω tekervényességtől /tortuozitástól/ (T) függő együttható, ami mindig <1, ezért De mindig
T >1 mindig, mert T=Le/L, ahol Le = a szivárgási pálya valódi hossza L = az áramlási pálya két végpontja közti egyenes hossza
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
9. kép
Klórozott szénhidrogének sorsa a felszín alatti környezetben I.
A szennyezés után hetekkel, hónapokkal 3/26/2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
10. kép
A nehézfázis és az oldott fázis kezdetben elsősorban a transzmisszív zónákba jut el
Kezdetben a kevésbé transzmisszív zónák nem vagy alig szennyezettek 3/26/2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
11. kép
Klórozott szénhidrogének sorsa a felszín alatti környezetben II.
Évekkel, évtizedekkel a szennyezés után 3/26/2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
12. kép
Klórozott szénhidrogének sorsa a felszín alatti környezetben III.
Több évtizeddel a szennyezés után 3/26/2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
13. kép
I. Eset – MIP diagnosztika Klórozott szénhidrogének jutottak a felszín alá az 1950-es, 1960-as években
Földtani felépítés: heterogén, horizontálisan rétegzett laza törmelékes üledékek
Nyugalmi vízszint Agyagos iszap, agyag
Vízszivárgási sebesség alacsony, majdnem pangó víz
Nyugalmi vízszint: 8 m terepszint alatt
A klórozott szénhidrogének a kevésbé áteresztő rétegekben dúsulnak
Homok
A jó áteresztő képződményekben kisebb mértékű a szennyezettség
Agyag, agyagos iszap
A FID jelek a homokban nem klórozott bomlástermékek (etán, metán, etilén) 14. kép jelenlétére utalhatnak
26 March 2015
nagyon
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
II. Eset – MIP diagnosztika
Zsírtalanítás és PCE kibocsátás az
1960-as évek vége óta
Nyugalmi vízszint
Földtani felépítés: heterogén,
horizontálisan rétegzett laza törmelékes üledékek
Vízszivárgási sebesség a homokban:
45 m/év Nyugalmi vízszint: 4,2 m terepszint
Agyag, agyagos iszap
alatt Homok
PCE kibocsátás helye néhány méterre
Homok Agyag, agyagos iszap 26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
15. kép
III. Eset - ROST-LIF diagnosztika Petrolkémiai üzem, termikus krakkolás az 1960-as évektől kezdve
Nyugalmi vízszint
Víznél kisebb és nagyobb sűrűségű szénhidrogén fázisok jutottak a felszín alá, összetétel: PAH, BTEX
Földtani felépítés: heterogén, horizontálisan rétegzett laza törmelékes üledékek
Gócterület a felvízi irányban
Homok, kavicsos homok
Iszap, homokliszt
Homok, kavicsos homok Agyag, kőzetlisztes agyag BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
helyétől
Vízszivárgási sebesség: akár 0,9 m/nap
Nyugalmi vízszint: 3,2 m terepszint alatt Szennyező anyagok jelenléte 12,5 méterrel a vízszint alatt az agyagban 16. kép
26 March 2015
diagnosztika
A mátrixban tározódó szennyezőanyag koncentrációját/mennyiségét befolyásoló tényezők
A kevésbé áteresztő képződmények jelenléte, az áteresztő és kevésbé áteresztő képződmények vastagsági viszonyai
A felszín alatti környezetbe került vegyi anyag mennyisége
A felszín alatti környezetbe került vegyi anyag koncentrációja
A vegyi anyag perzisztenciája (mennyire nem hajlamos a bomlásra, átalakulásra)
A felszín alatti víz szivárgási sebessége
A képződmény szerves széntartalma
A diffúzió folyamatának időtartama
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
17. kép
Miért alakulnak ki téves elképzelések a szennyezőanyag valódi eloszlásáról?
A hagyományosan és gyakran alkalmazott vizsgálati módszerekkel általában nem ismerik fel a szennyezőanyagok valódi eloszlását a felszín alatti környezetben A hosszú szűrőszakasszal ellátott és transzmisszív rétegre szűrőzött kutak vízkémiai eredményei ismeretében nem vonhatók le megbízható következtetések a kevésbé transzmisszív képződményekben tározódó nehézfázis jelenlétével, az adszorbeált szennyezettség mértékével, és mennyiségével kapcsolatban. Rendszerint nem vizsgálják a kevésbé permeábilis zónák szennyezettségét, holott több évtizede bekövetkezett szerves szennyezőanyag kibocsátások esetén az elkülönülő szerves fázis eltűnését követően az adszorbeált szennyezettség beoldódása az oldott csóvák tartós forrása lehet 26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
Kis áteresztőképességű réteg
18. kép
Hogyan gyűjtsünk ismereteket a kis áteresztőképességű rétegekben tárolt szennyezettség mértékéről?
In situ vizsgálati módszerek alkalmazása (MIP, LIF, FFD) A kis áteresztőképességű zónákból vett földtani közeg minták szennyezettségének laboratóriumi vizsgálata Közvetlenül a kis áteresztőképességű rétegekből vett vízminták vizsgálata (hagyományos kutak, BAT mintavétel, Cone sipper)
Sok megrendelő a fenti szokatlan diagnosztikákat fölösleges pénzkidobásnak tarthatja!
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
19. kép
A kis áteresztőképességű képződményekből visszadiffundáló szennyezők jelentősége
Az oldott csóvák megléte hosszú évtizedekig még akkor is, ha az elkülönülő szerves fázis már nincs jelen Az oldott csóvák megléte hosszú évtizedekig még akkor is, ha a teljeskörű gócfelszámolás megtörtént A jó áteresztőképességű rétegeket megcélzó kármentesítés esetén a kevésbé áteresztő rétegekben jelentős szennyezőanyag mennyiség maradhat vissza, ami a visszafelé történő diffúzió révén elronthatja a kármentesítés eredményeit
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
20. kép
Miért jelentős kihívás a teljeskörű kármentesítés heterogén képződményekben?
A szennyezők nem csak a transzmisszív, hanem a kevésbé transzmisszív zónákban is tározódhatnak akár elkülönülő szerves fázisként akár adszorbeálva A legtöbb természetes folyamat (pl. mikrobiológiai lebomlás) és kármentesítési technológia alkalmazásának következményeként rövidtávon elsősorban a transzmisszív zónák minőségjavulása megy végbe A transzmisszív zónák szennyezettségének kezelése (eltávolítás, roncsolás, mikrobális lebontás) nem feltétlenül biztosítja a felszín alatti víz minőségének kellő mértékű tartós javulását, mert a kis permeabilitású rétegekből a nagyobb permeabilitású rétegekbe visszadiffundáló szennyezők tartós forrását képezik az oldott csóváknak
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
21. kép
Mi lehet a hozadéka, ha felismerjük a kevésbé transzmisszív képződményekből a szennyezők visszafelé történő diffúzióját?
Megbízhatóbb elvi területi modell (Conceptual Site Model) kimunkálása Hatékonyabb kármentesítési technológia kiválasztása, tervezése Irreális, műszakilag megvalósíthatatlan kármentesítési célok kitűzésének elkerülése A kármentesítés eredményességével kapcsolatos túlzott elvárások leépítése
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
22. kép
Köszönöm a figyelmet!
26 March 2015
BGT Hungaria Környezettechnológiai Kft.
23. kép
