Kontaminované zeminy Ing. Jan Horsák, Ph.D.
Co je zemina? • Pohled zemědělců – zemina není, existuje půda, ta se dělí na jednotlivé horizonty • Pohled geologů – zemina je jen nejsvrchnější část zemské kůry obsahující organický materiál, zbytek je horninové podloží • Pohled chemiků – Zemina je vše až k nepropustnému podloží, někdy se do tohoto pojmu zahrnují i kaly
Definice •
Zemina - Horní vrstva zemské kůry složená z minerálních částic, organického materiálu, vody, vzduchu a organizmů (International Organisation for Standardisation (ISO) rok 1993)
•
Zemina - Sypká nebo slabě zpevněná, snadno rozpojitelná hornina
(Zpravodaj
MŽP 8/1996)
•
Půda - samostatný přírodní útvar vzniklý z povrchových zvětralin zemské kůry a z organických zbytků za působení půdotvorných faktorů. (www.mzp.cz/cz/definicepudy)
•
Půda - složitý, polydisperzní třífázový systém, složený z pevné, kapalné a plynné složky, které interagují navzájem a se živými organismy (CZU)
• Půda - zákonitě uspořádané přírodní tělo, schopné vývoje, které se stále mění - žije. Půda je ta část litosféry, po kterou probíhají půdotvorné procesy (pedosféra) (FŽP UJEP Ústí n.L.) • Půda - přírodní útvar,který se vyvinul z povrchových zvětralin zemské kůry a ze zbytků ústrojných a jehož stavba i složení jsou výsledkem působení podnebí a živých organismů v půdě i na půdě žijících (Krpeš V. :Ekologie rostlin, PF Ostravské university)
Složení zeminy • Tuhá část – minerální složka 45 %, organický materiál, živé organismy do 5% • Kapalná část – podzemní voda, kapilární voda 2030% • Plynná část – půdní vzduch (Vzdušina) 20-30 %
Dělení zemin • • • • • •
Písčitá Písčito-hlinitá Hlinito-písčitá Hlinitá Jílovitá Rašelinová
Klasifikace zemin
Vertikální členění horninového prostředí
Definice kontaminace • Definice kontaminovaných míst dle FCSI (Federal Contaminated Sites Inventory ): Kontaminované místo je, když se jedna látka vyskytuje v koncentracích • (1) vyšších než pozadí (normální úroveň výskytu) a představuje nebo pravděpodobně představuje přímé nebo dlouhodobé riziko pro zdraví člověka nebo pro životní prostředí, nebo • (2) překračují úrovně určené v předpisech.
Kontaminace zemin • Plynná – Rn, CH4, CO, CO2 • Kapalná – ropné látky, látky používané v zemědělství, kyseliny, roztoky solí kovů… • Tuhá – popílky, soli, • Organická – ropné látky, rozpouštědla • Anorganická - kovy • Radioaktivní - radionuklidy
Plynná kontaminace zemin • Radon – radioaktivní plyn • Methan, CO, CO2 původ přirozený – vulkanická činnost původ antropogenní – hlavně skládkování • Průmyslové havárie – řídký zdroj plynné kontaminace zemin
Kapalné kontaminanty • • • • • •
Těkavé organické látky (VOCs) Semitěkavé organické látky Ropné produkty Zemědělské odpady Kyseliny, zásady Rtuť
Tuhé kontaminanty • Popílky • Soli – původu antropogenního i přirozeného • Písek • Divoké skládky
Chování organických polutantů v zeminách – lehká fáze
Chování organických polutantů v zeminách – těžká fáze
Dekontaminační procesy • Fyzikálně – chemické • Termické • Biologické • Ostatní
Fyzikálně chemické procesy • • • • • • • • • •
Venting Air-sparging Bioslurping Sanační čerpání Sanace pomocí propustných reakčních stěn (bariér) Promývání/praní zeminy Extrakce rozpouštědly Solidifikace/Stabilizace Chemická redukce/oxidace Elektrodekontaminace
Venting
Air sparging
Venting ex-situ
Bioslurping
Bioventing
Sanační čerpání
Sanace pomocí propustných reakčních stěn (bariér)
Termické procesy • • • • • • • •
Termicky urychlený venting Nízkoteplotní termická desorpce Vysokoteplotní termická desorpce Dekontaminace horkým plynem Pyrolýza Vitrifikace (in situ, ex situ) Spalování Venkovní spalování/Venkovní výbuch (Open Burn/Open Detonation)
Pyrolýza
Vitrifikace Klasická vitrifikace
Ukládání do síry
Schéma vitrifikace in situ 1 – kryt 2 - úroveň terénu 3 - elektrody 4 - elektrický proud 5 – zemina 6 - roztavená zemina 7 - blok vitrifikovaného materiálu 8 - stav během vitrifikace 9 - stav po vitrifikaci
Schéma technologického uspořádání in-situ vitrifikace (Kompendium Obr. č. 2.1.2-14, firemní materiál Soletanche Bachy)
Biologické procesy • • • • •
Biodegradace (in situ) Bioventing White rot fungus (houba bílé hniloby) Kompostování Fytoremediace
Bioremediace
Fytoremediace • Výhody
• Nevýhody
• přirozený přírodní proces • nedochází k devastaci okolní krajiny • ponechává půdě funkci a možnost dalšího použití • přijatelná pro veřejnost
• zdlouhavá metoda • kontaminanty v biologicky dostupné formě • obvykle pouze pro nízké koncentrace kontaminantů • hloubka znečištěné zóny nesmí přesahovat dosah kořenů
Fytoremediace - příklady Konopí technické – radioaktivní prvky, těžké kovy Pšenice, cukrová třtina – chlorované pesticidy Rýže – olejové zbytky Rákosí - BTEX, bifenyl, chlorbenzen, naftalen, pnitro-toluen, chloroform, 1,1,1-trichloreťhan • Kukuřice, fazole – pesticidy, zvláště na bázi atrazinu • Luštěniny, tabák – ropné látky • Borovice - Trichlorethen • • • •
Kompostování
Ostatní
• Vybagrování, uložení na skládku • Uzavření a enkapsulace • Přirozená atenuace
Průzkum lokality
Kontaminace - popílky
Kontaminace – ropné látky
Sanace
Bioremediace?
