Ipari tevékenység felszín alatti vízkészletekre gyakorolt hatásának vizsgálata Kovács Balázs Tóth Márton Kolencsikné Tóth Andrea Mikita Viktória Székely István Fekete Zsombor
KÚTFŐ Projekt záró rendezvény, 2015. április 22. Budapest
A KÚTFŐ STRUKTÚRÁJA
AZ EGYSÉGMEDENCE, MINT ELV ÉS A VALÓS ÁRAMKÉP
TÉNYLEGES ÁRAMLÁSI RENDSZEREK
AZ EGYSÉGMEDENCE
(Szanyi – Kovács, 2005)
AZ IPAR HATÁSAI A FELSZÍN ALATTI VÍZKÉSZLETEKRE
MENNYISÉGI HATÁSOK Ivóvíztermelés – hévíztermelés depressziós hatása Munkaterek és bányák víztelenítése Felszín alatti létesítmények (üregek, mélyépítési létesítmények) szivárgásakadályozó hatásai stb.
MINÖSÉGRE GYAKOROLT HATÁSOK A környezeti állapot antropogén befolyásolása miatti, a korábbitól eltérő folyamatok kialakulása: - Rétegek közötti keresztáramlások kialakulása - Hidraulikai rövidzár kialakulása - Visszasajtolás hőmérsékletcsökkentő hatása -Szennyezések (egyszeri havaria-szerű, tartós) - stb.
A VIZSGÁLT PROBLÉMÁK, TERÜLETEK
SAVAS ÖREGSÉGI VIZEK KIALAKULÁSÁRA ALKALMAS FELHAGYOTT ÉRCBÁNYATERÜLET VIZSGÁLATA A bányameddők kilúgzási jellemzőinek meghatározása,a kilúgzási folyamatok leírása A savas bányavizek kezelhetőségének vizsgálata A savas csurgalékvizek képzésére hajlamos bányameddők stabilizálhatósági vizsgálata
TERMÉSZETES KARBONÁTOKKAL SEMLEGESÍTÖDÖ SAVAS CSURGALÉKVIZEKKEL JELLEMZHETÖ ÉRCBÁNYATERÜLET VIZSGÁLATA A bányameddők kilúgzási jellemzőinek meghatározása,a kilúgzási folyamatok leírása A savas bányavizek által mobilizált nehézfémek terjedési pályáinak meghatározása A szennyezőanyagok terjedésének vizsgálata – terjedési jellemzők meghatározása
HIDROGEOLÓGIAI SZEMPONTBÓL ÉRZÉKENY TERÜLETEN FEKVÖ IPARI ZAGYTEREK VIZSGÁLATA A zagyterek térségének leíró vizsgálata A zagyterek vízháztartás-vizsgálata Szennyeződés-terjedés vizsgálata földtani-vízföldtani, hidrogeofizikai és numerikus módszerek felhasználásával
ÁLTALÁNOS CÉLOK
KÉT TELJESEN KÜLÖNBÖZÖ GEOKÉMIAI VISELKEDÉSÜ MINTATERÜLETEN TALÁLHATÓ ÉRCBÁNYÁSZATI TEVÉKENYSÉG KÖRNYEZETI HATÁSAINAK ÖSSZEHASONLÍTÓ VIZSGÁLATA Recski vs. rudabányai polimetallikus ércesedés
A SZENYEZÖANYAGOK MIGRÁCIÓJÁT JOBBAN LEÍRÓ NUMERIKUS MODELLEK LÉTREHOZÁSÁNAK ELÖSEGíTÉSE Migrációs paraméterek meghatározását segítő laboratóriumi és terepi kismintakísérleteken alapuló módszerek kidolgozása Bonyolult szorpciós folyamatokat követő numerikus számítási algoritmusok kifejlesztése Időben (antropogén hatásokra) változó földtani-vízföldtani környezet szimulálhatóságának előzetes vizsgálata Új típusú laboratóriumi mérőeszközök fejlesztése (diffúzió-mérő és rediffúzió-mérő DKS-cella (4. modul))
KÉPZÖDMÉNYEK VÍZVEZETÖ KÉPESSÉGÉNEK MESTERSÉGES BEFOLYÁSOLHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA Indukált (mesterséges) kolmatációs vizsgálatok Indukált módon kolmatált képződmények vízvezető-képességének visszaállítása.
RUDABÁNYAI ÉRCESEDÉS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA
MEDDÖHÁNYÓKON ÁTSZIVÁRGÓ VIZEK VIZSGÁLATA RUDABÁNYA – SZEKVENCIÁLIS EXTRAKCIÓ
MSZ-21470-50:2006 1 Vízoldható (10 g minta, 100 ml desztillált vízben, 2 órás rázatás)
1
2 Könnyen kimosódó, növények által
2
Kicserélhető (1 mólos ammónium-acetát oldatban 4,5 pH-n, 2 órás rázatás)
kalcit /CaCO3/, adszorbeált és kicserélhető ionok
3
FeIII oxihidroxidok (0.2 M ammónium-oxalát 3,0 pH-n, 1 órás rázatás, sötétben)
schwertmannit /FeIII16O16(OH)12(SO4)2/, másodlagos jarozit /KFeIII3(SO4)2(OH)6/
4
FeIII oxidok (0,2 ammónium-oxalát 3,0 pH-n, 2 goethit /FeIIIO(OH)/, jarozit órás 80 oC-os vízfürdőben) /KFeIII3(SO4)2(OH)6/, Na-jarozit /NaFeIII3(SO4)2(OH)6/
5
Szervesekhez kötött és másodlagos réz szulfidok (35% H2O2, 1 órás meleg vízfürdőben) Elsődleges szulfidok (oldás KClO3 és HCl kombinációjával, majd forralás 4 M HNO3 oldatban)
szervesek, covellin /CuS/, kalkocit /Cu2S/,
Összes (HNO3, HF, HClO4, HCl általi feltárás)
szilikátok, maradék
felvehető (0,02 mólos EDTA és 0,5 mólos ammónium-acetát oldatban 4,5 pH-n, 2 órás rázatás)
3 Mobilizálható (65% HNO3, 35% H2O2 oldatban 3 órás forralás)
4 Összes (szilikátok nélkül) (királyvizes oldás)
6
7
Dold-féle extrakció Oldott ásványok, elemek Vízoldható (1 g minta 50 ml ioncserélt vízben, másodlagos szulfátok, bonattit 1 órás rázatás) /CuSO4*3(H2O)/, , gipsz /CaSO4*2(H2O)/,
pirit /FeS2/, kalkopirit /CuFeS2/, szfalerit /(Zn,Fe)S/, galenit/PbS/, cinnabarit /HgS/
MEDDÖHÁNYÓKON ÁTSZIVÁRGÓ VIZEK VIZSGÁLATA RUDABÁNYA – SZEKVENCIÁLIS EXTRAKCIÓ
1200 1000
Kadmium
16 14
Cd koncentráció (mg/kg)
Pb koncentráció (mg/kg)
18
Ólom
800 600 400
12 10 8 6 4
200 2 0
0
LA
1 /1
1/2
1/3
1/4
1/5
2 /1
2/2
LA
1/1
1/2
Mintapontok
1/4
1/5
2/1
2/2
Mintapontok
Réz
500
3500
Cink
450
Cu koncentráció (mg/kg)
3000
Zn koncentráció (mg/kg)
1/3
2500 2000 1500 1000
400 350 300 250 200 150 100
500
50
0
0
LA
1/1
1/2
1/3
1/4
Mintapontok
1/5
2/1
2 /2
LA
1/1
1 /2
1/3 Mintapontok
1/4
1/5
2/1
2/2
A RUDABÁNYAI-TÓ VÍZKÉMIAI VISZONYAI
Mintapont Vízfelszín 5 m 10 m 15 m 20 m 1 8,16 8,15 2 8,13 7,77 3 8,11 7,80 7,4 7,52 4 8,06 7,75 7,63 5 8,05 7,72 7,67 6 8,02 7,62 7,46 7,37 7 7,98 7,66 7,63 8 7,99 7,62 - 7,40 9 7,91 7,53 7,41 -
25 m -
7,32 -
30 m
7,30
Fenék mélység (m) 4 7 15 10 10 15 10 30 10
RECSKI SAVAS BÁNYAVÍZ KEZELÉSE
Összetétel: pH: 2,3-2,7 Vezetőképesség: ~7000 uS/cm Összes oldott anyag: ~9000 mg/l Szulfát: ~ 5400 mg/l Réz: ~ 7000-12000 ug/l Cink: ~ 6000-8000 ug/l Kobalt: ~700-1000 ug/l Nikkel: ~500-600 ug/l Kadmium: ~30-40 ug/l Vas: ~500-1000 ug/l
Istenáldás táró
H8
„wetland”
H6
H7
RECSKI MEDDÖHÁNYÓK STABILIZÁLÁSA
TRANSZPORTPARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA MÉRÉSEKKEL – 4. MODUL DKS REDIFFÚZIÓ-MÉTER
DIFFÚZIÓ-MÉTER
TRANSZPORTPARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA NUMERIKUS SZIMULÁCIÓKKAL
PARAMÉTER-MEGHATÁROZÁS ÁLLANDÓ SZENNYZÖANYAGTERHELÉS MELLETT
PARAMÉTER-MEGHATÁROZÁS PILLANATNYI SZENNYZÖANYAGTERHELÉS MELLETT
TRANSZPORTPARAMÉTEREK MEGHATÁROZÁSA NUMERIKUS SZIMULÁCIÓKKAL
PARAMÉTER-MEGHATÁROZÁS PONTOSSÁGÁNAK VIZSGÁLATA
TRANSZPORT-SZÁMÍTÁSOK FEJLESZTÉSE – ÖSSZETETT SZORPCIÓS IZOTERMÁK ALKALMAZÁSA
imidakloprid
atrazin
(Konda et al., 2002)
TRANSZPORT-SZÁMÍTÁSOK FEJLESZTÉSE – ÖSSZETETT SZORPCIÓS IZOTERMÁK ALKALMAZÁSA
MESTERSÉGES/INDUKÁLT KOLMATÁCIÓ SZIVÁRGÓ VÍZ/SZENNYEZÖANYAG MENNYISÉG CSÖKKENTÉSE 130
DNY
VÍZKÉSZLET MINÖSÉGI VÉDELEM
120
VÍZKÉSZLET MENNYISÉGI VÉDELEM
NA4
mBf
9692/A
Szõny-Füzitõi csatorna
VII. zagytér
9688/A
NA2
110
NA1
agyagos-iszapos-homok
homokos kavics
100
agyag
0
400
800
1200 m
16
INDUKÁLT KOLMATÁCIÓS OSZLOPKÍSÉRLETEK
1 – állandó nyomású tartály, 2 – folyadék-szállítás az elosztókhoz, 3 – folyadékelosztás a csövekbe, 4 – infúziós tasak az oldatok tárolására, 5 – oldatok adagolása infúziós csövön, 6 – folyadék és adalék oldatok bevezetése a csövekbe, 7 – üvegcső talajmintával, 8 – folyadék kivezetése a mintából műanyag csövekkel
A minták felosztása Minta 1
Minta 2 Vas(II)-oldat
Minta 3
Minta 4
Minta 5
Minta 6
Vas(II)-oldat + NaOCl-oldat
Minta 7
Minta 8
Minta 9
Vas(II)-oldat + H2O2-oldat
vas(II)-ammónium-szulfát oldat – Mohr-só
A SZIVÁRGÁSI SEBESSÉGGEL ARÁNYOS ÚTHOSSZ ALAKULÁSA AZ INDUKÁLT KOLMATÁCIÓ SORÁN
TÖMÉNY-OLDATOS MÉRÉS:
HÍG-OLDATOS MÉRÉS:
- OXIDÁLÓSZER NÉLKÜL INTENZÍVEBB ESÉS
- OXIDÁLÓSZER NÉLKÜL ENYHE ELTÉRÉS
- OXIDÁLÓSZERREL KÖZEL LINEÁRIS
- OXIDÁLÓSZERREL HIRTELEN, NAGY MÉRTÉKŰ ESÉS
A SZIVÁRGÁSI SEBESSÉG ALAKULÁSA ÉS A KIVÁLÁSOK
1.
TÖMÉNY-OLDATOS MÉRÉS: OSZLOP ALJÁN DUGÓ – VAS(III)
2.
HÍG-OLDATOS MÉRÉS: VAS(III) KIVÁLÁS KEVÉSBÉ KONCENTRÁLTAN, JOBB ELOSZLÁS, ÁTMENETTEL
SZÍN-KOMPONENS ELEMZÉS
REDUKÁLT ZÓNA
ÁTMENETI ZÓNA
OXIDÁLT ZÓNA
INDUKÁLT KOLMATÁCIÓ KÚTSZEKTOR-MODELLBEN LABORATÓRIUMI NAGYMINTA KÍSÉRLET
ÖSSZEFOGLALÁS
A KÚTFŐ Projekt keretén belül végzett kutatások az antropogén hatások következtében kialakuló szennyeződések számos részterületén eredményesen zárultak. A munka hozzájárult a szennyezések kialakulásának jobb megértéséhez, számos új módszert és megoldást dolgoztunk ki, amivel a jövőbeli munka hatékonyabb és eredményesebb lehet. Sok kérdést már megoldottunk, de még többet nem... A munka folytatódik, a KÚTFŐ tovább él, remélhetőleg nem csak a „kútfők”-ben.
KÖSZÖNET A KUTATÁS RÉSZTVEVÖINEK ÉS TÁMOGATÓINAK!
A KUTATÁSBAN RÉSZT VETT, SEGÍTETT, ÖTLETET VAGY ANYAGOT ADOTT: Benő Enikő, Czinkota Imre, Czinkota György, Czinkota Zsuzsanna, Csuhanics Balázs, Debreczeni Ákos, Dombóvári Péter, Faur Krisztina Beáta, Fejes László, Fekete Zsombor, Földessy János, Giber Alexandra, Gombkötő Imre, Gonda Nóra, Ilyés Csaba, Juhász Tamara, Kántor Tamás, Kertész Márk, Kissné Mezei Ágnes, Kolencsikné Tóth Andrea, Kovács Ferenc, Kováts Péter Miklós, Köteles László, Kövesi Viktor, Král Brigitta Napsugár, Kristály Ferenc, Lakatos János, Ling Erika, Mádai Ferenc, Madarász Tamás, Májer Anita, Mezősi Róbert, Mikita Viktória, Molnár József, Móricz Ferenc, Praviczki Tamás, Szalay Linda, Székely István, Szilvási Marcell, Talpas László, Tokárszki Zoltán, Tóth Márton, Turai Endre, Vass László, Zákányi Balázs, és sokan mások ... Köszönjük!
A KUTATÁSBAN RÉSZT VEVÖ CÉGEK, TÁMOGATÓ SZERVEZETEK: Mecsekérc, Mecsek-ÖKO RIP, Naturaqua, TKV, ROTAQUA, Mátrai Erőmű, Háromkő, GEOSERVICE, Vízügyi Igazgatóságok, NEKI, Nitrokémia, Elemez és még sokan mások Köszönjük munkatársaiknak az együttműködést...
Köszönjük a figyelmet!
KÚTFŐ Projekt záró rendezvény, 2015. április 22. Budapest
