II. ročník (obor TŘD) Furmánek Zdeněk
Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice
Název práce: Sanace půdy v lokomotivním depu Valašské Meziříčí
Prohlášení: Prohlašuji, že předložená práce je mým původním autorským dílem, které jsem vypracoval samostatně. Literaturu a další zdroje, z nichž jsem při zpracování čerpal v práci řádně cituji. 1
2
Anotace: Tato práce se zabývá odstraněním znečištění půdy lokomotivních dep. Přesněji znečištěním horninového prostředí a podzemní vody naftou a jeho odstranění na konkrétním případě v lokomotivním depu ve Valašském Meziříčí.
Znečištění půdy na pozemcích lokomotivních dep Českých drah Při provozu lokomotivních dep Českých drah v dřívější době docházelo k značnému znečištění půdy a následně i podzemních vod. K znečištění docházelo nejčastěji oleji používaných k mazání výhybek a u cisteren s motorovou naftou , kde při manipulaci s naftou docházelo k únikům nafty a následné kumulaci v horninovém prostředí.. K mazání výhybek se používal olej OD 8 Vulkán, který je na ropné bázi. Už při mazání výměn docházelo k stékání tohoto oleje do štěrkového lože výhybky a dále do podloží, ale navíc byl lehce smývatelný za deště a mazání výměn tímto olejem se muselo provádět velice často. Což jen zvyšovalo únik ropných látek do podloží a dále. V roce 1993 bylo navrženo nahradit ekologicky závadný olej OD 8 Vulkán, za jiné ekologicky nezávadné mazivo nebo použít technické zařízení pro snižování představných odporů výhybek. 31. prosince 1993 bylo definitivně ukončeno používání oleje OD 8 Vulkán k mazání výměn. Znečištění půdy v lokomotivních depech se začal omezovat na počátku devadesátých let kdy byly ekologicky zabezpečeny cisterny a byla vůle sanovat všechna místa, kde po dlouhá léta docházelo k únikům motorové nafty,. Protože sanace je v těchto případech zdlouhavá a nákladná záležitost, přechází se k modelu čištění jen těch kontaminací, kde hrozí bezprostřední ohrožení podzemních vod.
Úvod České dráhy s.o. ,GŘ, oddělení ekologie, se obrátily na firmu Milan Kučera-Ochran vod Brno s požadavkem o zajištění vybudování indikačních vrtů z důvodu odstranění staré ekologické zátěže (znečištění horninového prostředí a podzemní vody naftou), vzniklé v minulosti při zbrojení lokomotiv na vodohospodářsky nezabezpečené tankovací stanici v lokomotivním depu ve Valašském Meziříčí, která byla zrušena před patnácti lety. Toto staré znečištění, bylo mobilizováno za povodňových vodních stavů v červenci 1997, kdy se začalo rozšiřovat po směru proudění podzemní vody a koncem roku 1997 začalo pronikat mimo pozemky ČD. Zakázka byla přijata pod číslem 960043. Projektová dokumentace byla zpracována v duchu znění Vyhlášky ČGÚ č. 121/1989 o projektování, provádění a vyhodnocování geologických prací, o udělování povolení a odborné způsobilosti k jejich výkonu a ustanovení příslušných státních a odborových norem.
3
Ovlivňující faktory při sanačních prací Výběr vhodné sanační technologie je nejdůležitější proces v celé sanaci, který zásadním způsobem ovlivní průběh a výsledky sanačního zásahu, tedy jakost prací v plném rozsahu. Bezesporu nejdůležitějším kriteriem pro výběr sanačních metod bylo posouzení výskytu kontaminantu ve vazbě na horninové prostředí. Nejedná se pouze o zhodnocení pozice ohniska znečištění vůči aktuální hladině podzemní vody a jejím režimním změnám, ale posouzení širokého komplexu geologické a tektonické stavby a litologie daného území. Vedle typů převažující pórovitosti a hodnot propustnosti resp. koeficientu filtrace kolektorských hornin je nutno zohlednit pozici lokality v hydrogeologickém oběhu (oblast infiltrace resp. drenáže podzemních vod, piezometrický vztah první podložní zvodně ke zvodni kontaminované, plošný výskyt a propustnost nadložních krycích nepropustných hornin resp. podloží kontaminované zvodně apod.). Důležitý je i způsob a intenzita dotace zvodně (srážky, povrchová voda, sousední zvodeň) a způsob odvodnění kontaminované zvodně (skryté přírony do vodoteče, prameny, vertikální odvodnění do spodní zvodně, umělá drenáž vodohospodářskými a důlními díly). Při posouzení hydrogeologických poměrů se musí zhodnotit i základní chemismus podzemní vody, protože může zásadním způsobem ovlivňovat chování kontaminantů ve zvodni. Dá se shrnout, že vlastnosti horninového prostředí zásadním způsobem ovlivňující výběr sanačních metod Nesaturovaná zóna - Rozhodující vliv pro volbu sanačních metod má litologie, homogenita, stratifikace, pórovitost, propustnost, obsah jílovité a organické složky a mocnost pokryvných útvarů; litologie, rozpukání, tektonická expozice a stupeň zvětrání hornin skalního podkladu, homogennost, a stratifikace a mocnost granulometricky odlišných vložek. Zvláštním, ale velmi častým případem, je ovlivnění fyzikálně mechanických a chemických vlastností nesaturované zóny antropogenními zásahy (meliorace, výkopy, důlní činnost apod.). Saturovaná zóna - Prioritní význam má úroveň hladiny podzemní vody, litologie, stratifikace a převládající typ pórovitosti resp. propustnosti kolektoru, tektonická expozice pevných hornin skalního podkladu, koeficient filtrace a jeho zonalita a transmisivita, směr a rychlost proudění podzemní vody a velikost a průběh režimních změn. Pro návrh metody sanace je důležité začlenění lokality do hydrogeologického oběhu (infiltrační, oběhová či drenážní oblast) i piezometrický a hydraulický vztah kontaminované zvodně k podložním zvodním resp. charakter dělícího horninového prostředí mezi zvodněmi. Výrazně mohou být vlastnosti saturované zóny ovlivněny antropogenní činností jejichž následkem je změna propustnosti kolektoru a chemismu podzemní vody. Zejména se jedná o hlubinnou důlní činnost pod hladinou podzemní vody a změna chemismu infiltrující vody zemědělskou velkoplošnou výrobou a znečištěním atmosféry.
Orografické vymezení a geomorfologický přehled Z hlediska orografického třídění leží lokalita na hranici pod soustav Západní Beskydy a Západobeskydské podhůří, které spadají do soustavy Vnějších Západních Karpat v provincii Západní Karpaty. Západobeskydské podhůří je zastoupeno celkem Podbeskydské pahorkatiny, západní Beskydy celkem Hostýnsko vsetínské vrchy hornatiny a Rožnovské brázdy. V rámci Podbeskydské pahorkatiny zasahuje na lokalitu klínovitým výběžkem Příborská pahorkatina. Hostýnsko vsetínská hornatina je rozdělena na dva podcelky, západní Hostýnské vrchy a východní Vsetínské vrchy, oddělené tokem Vsetínské Bečvy. Rožnovská brázda, protékaná Rožnovskou Bečvou lemuje po severní straně podcelek Vsetínských vrchů. Podle typologického členění reliéfu je většina geomorfologických jednotek v prostoru lokality flyšovými strukturami Západních Karpat. Hostýnské i Vsetínské vrchy jsou členitými 4
vrchovinami, tektonicky porušenými, s intenzivními tangenciálními a vertikálními pohyby. Rožnovská brázda je brázdou tektonicky a litologicky podmíněnou. Pouze údolní niva Bečvy, která navazuje na Rožnovskou brázdu a tvoří jižní okraj Příborské pahorkatiny je rovinou akumulačního rázu kvartérních struktur v oblasti nižších fluviálních teras a údolních niv. Depo kolejových vozidel je součásti železniční stanice. V této stanici se kříží elektrifikovaná trať č.280 Hranice na Moravě – Horní Lideč směřující dále na Slovensko s tratěmi č.303 a 323 ve směru Ostrava – Kojetín a vychází trať č.281 do Rožnova pod Radhoštěm.Stanice leží v intravilánu města Valašské Meziříčí poblíže soutoku Vsetínské a Rožnovské Bečvy v nadmořské výšce asi 288 m.n.m.
Geologický přehled Skalní až poloskalní podloží na lokalitě tvoří paleogenní horniny slezské jednotky karpatského flyše. Nachází se v mediotypně provrásněném prostoru, kde jsou zastoupena pískovcová i jílovcová souvrství. Skalní až poloskalní podloží na povrch vystupuje pouze v izolovaných ostrůvcích, většinou je však překryto souborem kvarterních uloženin různé geneze. Sedimenty slezské jednotky jsou na lokalitě zastoupeny krosněnskými vrstvami (oligocén). Pro krosněnské vrstvy je typické střídaní šedých, jemně zrnitých vápnitých pískovců a slídnatých, šedých nebo zelenošedých vápnitých jílovců.
Hydrogeologické poměry Širší poměry lokality jsou součástí hydrogeologického rajónu č.322: “Flyšové sedimenty v povodí Moravy“. V tomto rajónu je možno rozlišit puklinové zvodnění hlubšího oběhu v horninách skalního až poloskalního podloží a mělké průlomové zvodnění v zeminách kvarterního pokryvu. Jako celek je území rajónu z vodohospodářského hlediska deficitní. Puklinová propustnost skalního až poloskalního podloží je nedostatečná. V krosněnských vrstvách se střídají hydrogeologické kolektory i izolátory. Poměrně dobře puklinově propustné jsou polohy pískovců, a to díky rigiditě, která je příčinou jejich rozlámaní a rozrušení v průběhu vrásnění. Současně však došlo k určité izolaci segmentů původně souvislých pískovcových kolektorů, které jsou nyní do značné míry bez vzájemné komunikace. Průměrná propustnost jílovcových hornin krosněnských vrstev je velmi slabá. Zvodnění omezeného významu je vázáno na bázi kvarterního pokryvu na nepropustném podloží. Tato mělká zvodeň, víceméně konformní s reliéfem terénu, je však využitelná pouze k drobnému domovnímu zásobování v rozptýleném osídlení. Údolní svahy mohou být po část roku i zcela bezvodné. DKV spadá do údolí nivy Bečvy, která součásti hydrogeologického rajónu č.163 (tzv. Fluivální sedimenty v povodí Bečvy). Bečva má dvě zdrojnice Rožnovskou a Vsetínskou Bečvu. V tomto rajónu převládají struktury průlinových podzemních vod v úrovni a od úrovni erozní základny, v hydraulické závislosti s povrchovým tokem. Podle vyhlášky MLVH ČSR č.28/1975 Sb. jsou Bečva i její obě hlavní zdrojnice (Rožnovská a Vsetínská Bečva) vodohospodářsky významnými vodními zdroji.
Stanovený postup prací pro splnění vytčeného cíle 1. Vyhloubení čtyř hydrogeologických indikačních vrtů 2. Odběr vzorků provrtaných zemin a podzemní vody 3. Chemické analýzy odebraných zemin a podzemní vody 4. Geodetické zaměření vybudovaných vrtů 5. Měření stavů hladiny podzemní vody 6. Zhodnocení výsledků průzkumu v závěrečné zprávě
5
Vrtné práce V zájmovém území byly vyhloubeny čtyři hydrogeologické indikační vrty (HP1 - HP4) pro zjištění: Detailních geologických a hydrogeologických poměrů lokality Kvality horninového prostředí a podzemní vody z hlediska možné kontaminace nepolárními extrahovatelnými látkami. Hloubení vrtů proběhlo vrtnou soupravou Wirth B1 s vrtmistrem S. ¨Vrbou.Vrty byly v soudržných horninách hloubeny pomocí talířového vrtáku o průměru 430 mm. Po zjištění hladiny podzemní vody bylo provedeno zapažení pracovní kolnou o průměru 410 mm. Při dalším hloubení byla použita těžní lžíce (kalovka), nebo talířový vrták o průměru 380 mm. Po ukončení hloubení byly vrty vyčištěny a vystrojeny výpažnicemi z PVC o průměru 200 mm. Svrchní etáž a kalník byly vystrojeny plnou vypažnicí. Zvodněná část vrtů byla vystrojena perforovanou výpažnicí s perforací 12-14 % o tloušťce štěrbiny 2,0 mm. Kalník a perforované části zárubnic byly obsypány praným tříděným štěrkem frakce 4-8 mm. Svrchní plné části zárubnic byly utěsněny výtěžným jílovým materiálem. Zhlaví zárubnic bylo opatřeno plynotěsnými uzávěry typu TGB s ocelovou zárubnici o průměru 245 mm, které jsou do hloubky 0,5m pod úroveň terénu zabetonovány, v horní části natřeny a označeny pořadovým číslem díla.
Metráž
popis
Ochran. pozink. zárubnice průměr 245 mm
značka
0
Ukončení zhlavím prům. vrtu 600 mm
navážka
Betonový límec Těsnící jíl
1 Plná PVC výstroj 2 3,6 3
3,9
Prům. vrtu 430 mm
hlína
filtrační obsyp
štěrk
Perforovaná PVC výstroj
5,5 4
jíl
výstroj
6,3 5
7,0
písek
Těsnící jíl
Obr. 1 Hydrogeologický indikační vrt
6
Petrografický popis vybudovaných indikačních vrtů Během vrtných prací byl vyhotoven následující petrografický popis. 0,00 - 3,60 m pod povrchem: antropogenní navážka: písek, popel, písčitá hlína, úlomky cihel a betonu, kameny, škvára, valouny štěrku do průměru 30 -50 mm. 3,60 - 3,90 m pod povrchem: jílovitý písek: jemnozrnný, šedozeleně, rezavěhnědě skvrnitý a smouhovaný, vlhký, středně ulehlý, polymiktní, málo jemně slídnatý 3,90 - 4,20 m pod povrchem: písek ze štěrkem: fluviální, světle béžově hnědý, vlhký středně ulehlý, polymiktní valouny štěrku do průměru 150 mm: polozaoblené až zaoblené, nepravidelného tvaru, ploché, ploše protáhlé klastický materiál: převážně flyšové pískovce 4,20 - 5,50 m pod povrchem: písek: střednězrnný, fluviální, šedý až pestře zbarvený, nasycený vodou, ulehlý, polymiktní, ojedinělé valouny štěrku v průměru 100 mm - 150 mm: polozaoblené až zaoblené, nepravidelného tvaru, ploché klastický materiál: flyšové pískovce, ojediněle křemen 5,50 - 6,30 m pod povrchem: prachovitý jíl:eluviální, tmavě šedý, heterogenní, pevný, s ostrohrannými úlomky pískovce, silně vápnitý 6,30 - 7,00 m pod povrchem: skalní podloží zvětralé: eluviální písek: jemnozrnný, hnědožlutý až okrový, nasycený vodou, ulehlý, polymiktní, silně velmi jemně slídnatý, se zachovanými úlomky pískovce Hladina podzemní vody se vyskytuje v úrovni okolo 4 m.
Doprovodné úkony při vrtných pracích Zkoumání dotace, cirkulace a akumulace podzemní vody. Dotace, cirkulace a akumulace podzemní vody je důležitá vlastnost ovlivňující rychlost a kvalitu sanačních prací. Ve vrtu HP4 zasahovala hladina podzemní vody do polohy krycích hlín v nadloží hydrogeologického kolektoru. Tato skutečnost je příznivá z hlediska ochrany podzemních vod, protože brání šíření kontaminace na hladině podzemní vody. Pro dotaci, cirkulaci a akumulaci podzemní vody jsou na lokalitě vcelku příznivé podmínky. Hydrogeologickým kolektorem na lokalitě je poloha říčních štěrkopísků údolní terasy Bečvy a jejich obou zdrojnic. Dotace první zvodně se uskutečňuje infiltrací atmosférických srážek, omezeným vcezem povrchové vody z Bečvy a Rožnovské Bečvy a přítoky podzemní vody z okolních svahů. Zpevněné plochy na lokalitě vsakování spadlých atmosférických srážek poněkud stěžují. Proces infiltrace je do určité míry limitován i ochrannými vlastnostmi krycí vrstvy. Na druhé straně však antropogenní činnost, zejména necitlivé zásahy do horninového prostředí může částečně narušit souvislost kvartérního pokryvu a usnadnit průnik povrchové vody popř. znečištění do hydrogeologického kolektoru.Vcez povrchové vody z povrchových vodotečí je minimální a to pouze v období jarního tání, nebo po mimořádných přívalových srážkách. Povodňové stavy na Bečvě byly v nedávné minulosti zaznamenány např. v září 1996 a červenci 1997. První zvodeň je v hydraulické souvislosti s povrchovým tokem, 7
ale údolní terasa je touto vodotečí po většině roku drénována. Dotace z údolních svahů se realizuje přítokem spadlých atmosférických srážek, nebo skrytými podzemními přírony do výplně údolní nivy. Vzhledem k poloze DKV je však tento proces nevýznamný.
Měření stavů hladin podzemní vody v čerpaných a pozorovaných vrtech Součásti doprovodných úkonů bylo také měření hladin podzemní vody v čerpaných a pozorovaných vrtech včetně mocnosti ropných látek, které se na hladině podzemní vody vyskytují. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách Tab. 1 Výsledky hydrometrického měření a Tab. 2 Údaje sledované při vzorkovacím čerpání. Volná kapalná fáze ropných uhlovodíků byla zjištěna u vrtů označených jako HP1 a HP2. Ve vrtu HP2 bylo nad naměřenou hladinou zjištěno 21 cm volné kapalné fáze ropných uhlovodíků. Ve vrtu HP1 byla na hladině podzemní vody zjištěna volná kapalná fáze ropných uhlovodíků v mocnosti 0,5 cm. Výsledky hydrometrického měření zobrazuje tabulka
8
Tab. 1.V průběhu hloubení bylo provedeno senzorické sledování těžené zeminy z hlediska zápachu po ropných látkách. Tento byl pozorován při hloubení vrtů HP1 a HP2 v úrovni zjištěné hladiny podzemní vody. Hladina podzemní vody byla v průběhu vrtných prací zjištěna v nově vyhloubených vrtech v hloubce 3,3m (HP4) až 4,2m (HP3) pod terénem. Po deseti dnech od provedení vrtných prací, během vzorkovacího čerpání pro odběr vzorků podzemní vody, byla sledována ustálená hladina podzemní vody. Ve vrtu HP2 byla na hladině podzemní vody zjištěna volná kapalná fáze ropných uhlovodíků v mocnosti 21cm. Ve vrtu HP1 byla na hladině podzemní vody zjištěna volná kapalná fáze ropných uhlovodíků v mocnosti 0,5cm. Z výsledků hydrometrického měření vyplynulo, že hladina podzemní vody deset dní po vyhloubení byla v hloubce 2,49m (HP4) až 4,43(HP3) pod terénem, na piezometrické úrovni 286,60 m.n.m (HP1) až 289,01 m.n.m. (HP4) pod povrchem terénu.
9
Tab. 1 Výsledky hydrometrického měření
1 HP 1 HP 2 HP 3 HP 4
2 2a 289,9 290,1 291,6 291,5
3 2b 289,90 290,83 292,18 291,54
3a 3,30 3,29 4,43 2,49
3b 3,30 4,02 5,01 2,53
4 286,60 286,81 287,17 289,01
Vysvětlivky: 1 - Objekt 2 - Nadmořská výška [m.n.m] 2a - Terén 2b - Odměrný bod 3 – Stav hladiny [m] 3a – Pod terénem 3b Od odměrného bodu 4 – Piezometrická úroveň hladiny [m.n.m.] Tab. 2 Údaje sledované při vzorkovacím čerpání
Objekt
HP1 HP2 HP3 HP4
Hladina podzemní vody od odměrného bodu (m) Před Před čerpáním koncem čerpání 3,30 3,65 4,02 5,35 5,01 5,78 2,53 3,47
Snížení (m)
Vydatnost (1/s)
Délka čerpání (hod)
0,35 1,33 0,77 0,94
0,06 0,05 0,04 0,18
2,0 2,0 2,0 2,0
Stanovení obsahu nepolárních extrahovatelných látek Při hloubení hydrogeologických indikačních vrtů (HP1 – HP4), byly vedle dokumentačních vzorků provrtaných zemin odebírány také zvláštní vzorky, které byly předány na stanovení obsahu nepolárních extrahovatelných látek (dále jen NEL). Zvláštní vzorky byly odebírány do skleněných vzorkovnic (prachovnic) o objemu 1 l z etáže 1 m pod úrovní terénu a z úrovně těsně nad zjištěnou hladinou podzemní vody (viz. Tab. 2 ). Zhodnocení výsledků provedených chemických analýz odebraných vzorků zemin a podzemní vody V průběhu vrtných prací bylo v souladu s projekčním záměrem odebráno celkem 8 ks vzorků provrtaných zemin na stanovení obsahu NEL. Při hodnocení výsledků analýz se vycházelo z Metodického pokynu MŽP ČR k zajištění procesu nápravy starých ekologických zátěží z července 1996. Pro kontaminaci zeminy nepolárními extrahovatelnými látkami je ukazovatel kategorie “B“ ukládající zahájení průzkumných prací dán hodnotou 400 mg/kg. V odebraných vzorcích zemin tento ukazatel nebyl překročen ani v jednom případě. Největší obsah NEL byl zjištěn ve vzorku zeminy odebraného při hloubení vrtu HP3 z úrovně 1,0 m pod terénem (302 mg/kg NEL).
10
Také kvalita podzemní vody z hlediska obsahu NEL byla hodnocena podle výše citovaného Metodického pokynu. Tento pokyn uvádí tři kritéria ve třech kategorií. Kritérium kategorie “A“ připouští max. 0,05 mg/l NEL Kritérium kategorie “B“ připouští max. 0,5 mg/l NEL Kritérium kategorie “C“ připouští max. 1,0 mg/l NEL Kritérium kategorie “A“ splňovala pouze podzemní voda z vrtu HP4, která obsahovala 0,05 mg/l NEL. Podzemní voda z vrtu HP3 obsahovala 0,26 mg/l NEL což překračovalo kritérium kategorie “A“, ale nepřekračovalo kritérium kategorie “B“. Podzemní voda z vrtu HP1 obsahovala 0,60 mg/l NEL což překračovalo kritérium kategorie “B“, ale nepřekročovalo kritérium kategorie “C“. Podzemní voda z vrtu HP2 obsahovala 2,37 mg/l NEL což vysoce překročilo kritérium kategorie “C“.
Zhodnocení a návrh dalšího postupu Ze závěrečné práce bylo zřejmé že, vybudované indikační vrty HP1 a HP2 ukazují znečištění ropnými látkami ve volné kapalné fázi na hladině podzemní vody. Výsledky analýz vzorků zemin dokazují, že znečištění k vrtům doteklo z výše položeného prostoru zbrojení lokomotiv. Jako první opatření bylo zahájeno sanační odčerpávání směsí podzemní vody a ropných látek ve volné kapalné fázi z vrtů HP1 a HP2. Dále bylo nezbytné zjistit celkový plošný rozsah znečištění horninového prostředí a podzemní vody v tomto prostoru pomocí nevystrojovaných závrtů. Na základě získaných poznatků pak z ohledem na nízkou propustnost zvodněného kolektoru bylo navrženo provedení rozšíření vybudované sítě hydrogeologických indikačních vrtů. Dalšími rozsáhlými pracemi bylo provedeno celkem pětadvacet vrtů. Tyto objekty byly pravidelně pozorovány. Na čtrnácti vrtech byly pravidelně prováděno čerpání (HP1, HP2, HP5, HP6, HP7, HP8, HP9, HP14, HP17, HP18, HP19, HP20, HP21, HP24).Na uvedených vrtech byla pravidelně sledována vrstva ropných látek na hladině podzemní vody. Zbývajících jedenáct objektů (HP3, HP4, HP10, HP11, HP12, HP13, HPHP15, HP16, HP22,HP23, HP25) bylo pouze pozorovacích s vyhodnocením stavů a úrovní hladiny podzemní vody.
Sanační čerpání Vlastní čerpání směsí podzemní vody a nafty ve volné kapalné fázi bylo s ohledem na nízké vydatnosti v zájmovém území prováděno pomocí vzduchových čerpadel. Čerpaná směs byla odváděna do železniční cisterny, která slouží jako odlučovač ropných látek. Odloučená voda je postupně odpouštěna do kontrolní nádrže odkud je přečerpávána do čistírny zaolejovaných vod depa. Přečerpávané množství odloučené podzemní vody je měřeno vodoměrem. Odloučená nafta je pak podle nashromážděného množství v cisterně přečerpávána do nádrže depa, která je umístěna v prostoru nadzemního úložiště pohonných hmot. Během prvního roku sanačního čerpání bylo z horninového prostředí celkem odčerpáno 2000l nafty.
Pozorování vrstvy ropných látek Vrstva ropných látek alespoň 0,01 m byla pravidelně zaznamenávána u většiny sanačních vrtů. Nejčastější výskyt byl pozorován ve vrtech HP2, HP5, Hp9, HP14, HP17, HP19, HP21 a HP24. Výrazným rysem byl u všech sanovaných vrtů výskyt tenké vrstvy ropných látek na hladině podzemní vody (film), a to pravidelně u většiny čerpaných vrtů lokality. Největší mocnost vrstvy ropných látek byla 0,04 m (vrt HP33).
11
Zhodnocení výsledků provedených chemických analýz odebraných vzorků podzemní vody Výsledky provedených chemických analýz odebraných vzorků podzemní vody, které byly hodnoceny podle Kritérium kategorie “A“ připouští max. 0,05 mg/l NEL Kritérium kategorie “B“ připouští max. 0,5 mg/l NEL Kritérium kategorie “C“ připouští max. 1,0 mg/l NEL Odběry vzorku se prováděly v čtvrtletním časovém intervale. A přinesly následující výsledky. V prvním čtvrtletí - Při odběru vzorků podzemní vody byly vzorkovány pouze ty vrty ve kterých se na hladině podzemní vody nevyskytovala volná kapalná fáze nafty. Kritérium kategorie “A“ Metodického pokynu bylo překročeno pouze v případě vzorku podzemní vody z vrtu HP 25 (0,07 mg/l NEL). Všechny ostatní odebrané vzorky podzemní vody svým obsahem NEL vyhovovaly kritériu kategorie “A“ Metodického pokynu. . Kritérium kategorie “A“ Metodického pokynu bylo překročeno pouze v případě vzorků podzemní vody z vrtů. Při odběru vzorku podzemní vody ve třetím čtvrtletí byly rovněž vzorkovány pouze ty vrty ve kterých se na hladině podzemní vody nevyskytovala volná kapalná fáze nafty. Kritérium kategorie “A“ Metodického pokynu bylo překročeno pouze v případě vzorků podzemní vody z vrtů HP11 (0,08 mg/l NEL), HP22 (0,84 mg/l NEL) a HP25(0,08 mg/l NEL). Všechny ostatní odebrané vzorky podzemní vody svým obsahem NEL vyhovovaly kritériu kategorie “A“ Metodického pokynu. Analytické práce prováděné v průběhu hodnoceného období potvrdily rozsah znečištění podzemní vody naftou. Jedná se o oblast vymezenou vrty HP5, HP6, HP7, HP8, HP24, HP9, HP1, HP2, HP14, HP17, HP18, HP19, HP20 A HP21. Analytické práce dále ukázaly, že znečištění se mimo vymezenou oblast nerozšiřuje a sanační čerpání podzemní vody je pod kontrolou. Během doby provádění sanačních prací bylo možno pozorovat poměrně malé snížení množství odčerpané nafty. V průběhu sanačního čerpání rozšíření vymezeného rozsahu znečištění nebylo pozorováno. Vzhledem k tomu, že výskyt volné kapalné fáze nafty na hladině podzemní vody přetrvá je nutné v sanačním čerpání pokračovat.
12
Klíčové výrazy Ropa – přírodní kapalná směs různých uhlovodíků (alkanů, alkenů, cykloalkanů a aromátů), nerozpustná ve vodě. Ropa je nejdůležitějším primárním zdrojem energie a surovinou pro mnohé produkty chemického průmyslu. Ropa a ropné produkty při prosakování do podzemních vod ohrožují zdroje pitné vody. 1 l oleje znehodnotí asi 1*106 l podzemní vody na jedno desetiletí. Tuhé ropné produkty se dále podílejí na znečištění ovzduší. Odpadní vody z rafinérií (asi 0,04 hmotn.% ropy ze zpracovaného množství se dostává do odpadních vod) a únik z tankových lodí při havárii vede k ohrožení života v mořích a k znečištění pobřeží. Voda podpovrchová - veškerá voda v podpovrchové části hydrosféry. Podle polohy se dělí na půdní a podzemní. Půdní voda je podpovrchová voda v půdním profilu, tj. svrchní asi dvoumetrové vrstvě zemského povrchu. Podzemní voda je voda pod půdním profilem, s nímž však často souvisí. Voda která vnikla do půdního, nebo horninového prostředí z povrchu zemského, se označuje jako voda vadózní, voda magnetického původu nebo voda vznikající hydratací hornin v hlubinách zemské kůry, která se ještě nezúčastnila oběhu vody, je voda juvenilní. Zvodněný útvar (zvodeň) je geologické prostředí, v němž podzemní voda vytváří souvislou hladinu a v němž nastává ucelený oběh. Zvodněný útvar je tvořen kolektory (propustnými vrstvami) a izolátory. V kolektoru voda proudí ve směru spádu hladiny, která může být buď volná, nebo napjatá. Napjatá hladina se vytvoří v kolektoru mezi dvěma izolátory při vrchní hraniční ploše kolektoru, pokud je ve zvodni vyšší tlak než atmosférický. Lidská činnost (např. odběr vody, regulace vodních toků, umělá filtrace) může režim podzemních vod výrazně ovlivňovat. Půda (pedosféra) - vzniká zvětráváním hornin a činností živých organizmů. Půda je útvar, v němž probíhají fyzikální, chemické, biochemické a mikrobiální procesy a který je charakterizován zákonitým rozvrstvením (stratigrafií) a produkční schopností. Součásti půdy jsou organismy v ní žijící (1 g půdy až 109 mikroorganismů) půdní voda vzduch a jiné plyny. Kontaminací půdy dochází ke snížení pH, zvýšení obsahu škodlivin, zvýšení výskytu patogenních bakterií, omezení využitelnosti půdy, zvýšení znečištění podzemních a povrchových vod, poškození ekosystémů v místě kontaminace. Hlavními zdroji znečištění je únik ropných produktů, únik organických a anorganických látek, průsaky ze starých skládek Odlučovač ropných látek – zařízení na odlučování ropných látek od odpadních vod, pracujících na principu rozdílné hustoty ropných látek a vody. U gravitačních odlučovačů se dává přednost usazovacím nádržím pravoúhlého půdorysu bez vestaveb, s pojízdným shrabovačem kalu. Nejznámější odlučovač byl vyvinut v ústavu American Petroleum Institute (API). Je vybaven strojně poháněným shrabovačem kalu a stěrači plovoucích ropných látek. Zdokonaleným typem API je odlučovač Toledo, ve kterém dochází k oddělení hlavního podílu ropných látek již ve zvlášť upraveném přívodním kanálu. Lamelové odlučovače představují zlepšený typ gravitačních odlučovačů. Do odlučovače jsou vsazeny rovnoběžné lamely s odstupem asi 10 cm, a to nejčastěji pod úhlem asi 45°. Lamely mohou být buď rovné, nebo zvlněné. Kapky ropných látek ulpívají na spodní straně lamel. Zpravidla jsou tyto odlučovače nahoře uzavřeny, takže z nich neuniká zápach a je menší nebezpečí výbuchu. Vsazením vyjímatelných lamel se zkracuje doba zdržení ropných látek v odlučovači. Stavební náklady ve srovnání s jinými typy jsou zhruba o 30% až 50% menší. Odlučovač, ve kterém jsou ropné látky tangenciálně shromážděny a odváděny jsou charakteristické vestavby, které se shora zužují a jsou umístěny proti směru proudění vody a proti směru proudění ropné látky. Ropné látky se shromažďují mezi vestavbami a jsou bez ručního zásahu stahovány bočně přes okraj
13
nádrže nebo žlabem ne jejím obvodu. U odlučovače tohoto typu není nebezpečí výbuchu a požáru ani šíření pachu. Zabírá málo místa, je kompaktní a nenáročný na obsluhu. Druhy sanací k odstranění rizik ekologické zátěže: Izolace kontaminovaného horninového prostředí Tato metoda neodstraňuje (buď vůbec ne, anebo ne v prvém plánu) vlastní znečištění ze zemin a podzemní vody, ale brání vložením mechanické nebo hydraulické překážky šíření kontaminace v nesaturovaném pásmu anebo podzemní vodě do dosud čistého prostředí. - Mechanická překážka vodorovná nepropustná izolace, užívaná k zamezení infiltrace srážkových vod do kontaminovaného prostoru, nejčastěji se jedná o sanaci starých skládek. Častým předpokladem úspěšnosti této varianty je absence znečištění ve zvodni. svislé těsnící stěny zahloubené do nepropustného podloží kontaminované zvodně. Pokud není zabráněno infiltraci srážkové vody, musí se počítat s periodickým odčerpáváním (a často i čištěním) podzemní vody. Nejspolehlivější, ale také nejnákladnější je kombinace horizontálního a vertikálního těsnění. Optimálně této kombinace lze využít při sanování starých skládek, kdy kontaminanty již dosáhly, nebo se předpokládá, že dosáhnou hladiny podzemní vody. - Hydraulická izolace znečištěného území. Ochranná depresní hydraulická bariéra je nejvíce používanou metodou u nás i v zahraničí, kdy snižováním hladiny ve vrtech nebo horizontálních drenážích se vytvoří souvislá deprese, která brání migraci znečištění ze sanovaného území. Vyčerpaná voda obsahující rozpuštěné nebo i splývající kontaminanty se musí čistit a tak vlastně dochází ke kombinaci izolace a (částečné) dekontaminace území. - Elevační hydraulická bariera, kdy soustavou vrtů nebo příkopů se do podzemí infiltruje čistá resp. během sanace vyčištěná voda. Úplná dekontaminace horninového prostředí. Sanačním zásahem je vyčištěno celé kontaminované území na úroveň přirozeného pozadí nebo na hodnoty tomuto pozadí blízké. V žádném případě nesmí zůstatkový obsah škodlivin znamenat riziko na lokalitě i ve směru proudění podzemní vody. Pro daný cíl se musí zpravidla používat více sanačních technologií. Tento způsob sanace je v případě rozsáhlé a masivní kontaminace nákladnou a dlouhodobou záležitostí. Částečná dekontaminace horninového prostředí Není požadováno vyčištění celého území na hodnoty pozadí nebo zcela bezrizikové. Často se technicky dekontaminují nebo částečně jen izolují ohniska znečištění. Pouze masivní kontaminace proniklá již do jejich okolí se rovněž odstraní a na většině (slaběji) znečistěného území probíhá přirozené snižování kontaminace přírodního prostředí. Druhy technologických funkcí sanací: -odstranění kontaminovaného materiálu Jedná se pouze o přemísťování kontaminantu, nejčastěji i s nosným mediem z podzemí na povrch terénu. Zde se potom kontaminovaný materiál čistí, anebo se odveze na skládku. Nejčastějším případem této sanační funkce je těžba kontaminovaných zemin, odsávání znečištěného půdního vzduchu (venting) a čerpání znečistěné vody. Z čistících procesů vody na povrchu pak jejich naprostá většina: gravitační odloučení, striping, adsorpce, filtrace; z čistících procesů zemin pak biodegradace, praní a termická desorpce.
14
-rozklad kontaminantů Biologickými nebo fyzikálně chemickými pochody eventuelně radioaktivním zářením dojde k destrukci či mineralizaci kontaminantů. Při biodegradaci je konečným produktem oxid uhličitý a voda. -izolace (fixace) kontaminantu Fyzikálním procesem nebo fyzikálněchemickými pochody dochází k pevnému zakotvení kontaminantu do zeminové či jiné matrice. Nejrozšířenějším případem je solidifikace a stabilizace znečistěných zemin. Specifickým případem je metoda enkapsulace často používaná k izolaci drobných ohnisek znečištění v rozsáhlých deponiích. Ostatní procesy jsou jen zřídka používané: chemické srážení změnou pH a redox potenciálu, injektáží speciálních sorpčních nebo reakčních směsí do horninového prostředí. Efektivní, ale u nás vůbec nepoužívanou metodou je izolace i nejnebezpečnějších kontaminantů vitrifikací v elektrickém oblouku do sklovité taveniny zeminy nebo horniny. Technologie sanačních prací Technologie ověřené Jedná se o zavedené a dlouhodobě ověřené technologie, kde je podrobně znám nejen technologický postup a účinnost, ale také případné nedostatky a omezení. Sem náleží především metoda čerpání s čištěním vody na povrchu stripováním, adsorpcí, a odstraňování fáze ropné látky z hladiny podzemní vody. Technologie vznikající (inovační) Jedná se o známé, v málo případech i zavedené, ale dlouhodobě neodzkoušené technologie. Nejsou známy dostatečně nevýhody technologických procesů v konkrétních poměrech, ani účinnosti. Jejich definitivnímu zavedení do sanace by měla předcházet sanace zkušební včetně zintenzivněného monitoringu kvality horninového prostředí. Komplikace se složitými geologickými poměry může některé technologie z této skupiny přeřadit do skupiny následující. Technologie experimentální. Takové technologii, se kterou nejsou žádné zkušenosti a zpravidla se jedná rovněž o nasazení prototypu zařízení, by neměl být umožněn definitivní provoz bez pilotního a zkušebního ověření. Je odůvodnitelná na konkrétním projektu pouze v případě, že veškeré ověřené a vznikající technologie jsou v daných podmínkách neúčinné. Riziko selhání je velké a při neopatrnosti během aplikací by mohlo dokonce dojít ke zhoršení stavu kontaminace, buď jejím rozvlečením horninovým prostředím anebo vznikem nebezpečných meziproduktů rozkladu. Zásadně by měly být proto experimentální technologie zaváděny v rámci nebo alespoň za spolupůsobení podnikových, resortních, národních a mezinárodních grantů a to na lokalitách, které jsou proti výše uvedeným negativním vlivům, jež mohou způsobit dlouhodobé i trvalé zhoršení jakosti této i jakékoli další následné sanace, chráněny ještě jinými souběžnými sanačními postupy.
15
Firmy podílející se na sanačních pracích Vrtné práce provedla firma Topgeo Brno spol. s.r.o.. Geodetické zaměření vybudovaných indikačních vrtů zajistila firma GeoComp Brno. Odběr vzorků podzemní vody po předchozím vzorkovacím čerpání provedla firma R.Lidařík z Brna. Chemické analýzy odebraných vzorků provrtávaných zemin a podzemní vody na stanovení obsahu nepolárních extrahovatelných látek (NEL), byly provedeny v hydrochemických laboratořích Elcom s.r.o. v Ostravě. Geologické práce tj. vyprojektování prací, jejich sled, řízení, koordinace, dokumentaci a vyhodnocení zajistila firma Milan Kučera-Ochrana vod Brno.
Závěr: Na případě lokomotivního depa Valašské Meziříčí lze zřetelně vidět, že proces sanace je z časového hlediska dlouhodobý a z toho vyplývá i finanční náročnost projektu. Důležitým prvkem je prevence, které se v minulých letech nevěnovala patřičná pozornost. Používaní ekologických maziv a zajištění cisteren před úniky ropy a jiných škodlivých látek je v dnešní době samozřejmostí. Nemělo by se však podceňovat i malý rozsah postiženého území, protože jak bylo zřejmé i na tomto případě, může se znečištění rozšířit díky vnějším vlivům. S velikostí postiženého území rostou i náklady na odstranění ekologické zátěže. Při volbě zakázky na sanační práce by měl zadavatel klást důraz na odbornost firmy, která bude práce provádět a na profesionalitu její zaměstnanců. Při neodborné, či nekvalitní práci nejen, že nedojde k odstranění ekologické zátěže, ale naopak by mohla vzniknout ještě větší škoda. Při samotné sanační práci, by bylo vhodné při nedostačujících výsledcích přehodnotit výsledky a popřípadě pokud je to možné zvolit jiný druh sanační práce.
16
Použité informační zdroje [1] KOVÁCSOVÁ, M. Biologické základy ochrany prostredia. Přeložil Janečko, E. Bratislava: Príroda, 1983. 393 s. Přeloženo z: A kórnyezetvédelem biológia alapjai ISBN 8086119-03-3. [2] QUARGE, M. Ochrana životního prostředí. Přeložil Bretschneider, B., Grünwald, A., Koller, J., Smetanová, L. 1. vyd. Praha: SNTL, 1985. 248 s. Přeloženo z: ABC Umweltschutz. Typové číslo: L16-S2-V-31/620115. [3] KROOVÁ, J. Přístupy k sanaci znečištění přírodního prostředí a vymezení pojmů [online]. [cit. 2003-06-11]. Dostupné z WWW:
. [4] KUČERA, M. Závěrečná zpráva o výsledcích prací na vybudování indikačních vrtů pro sledování kvality podzemní vody v místě úložiště nafty v lokomotivním depu ve Valašském Meziříčí. Brno: Ochrana vod Brno, 1997. [5] KUČERA, M. Závěrečná zpráva o výsledcích prací na odstranění staré ekologické zátěže horninového prostředí a podzemní vody naftou v areálu lokomotivního depa ve Valašském Meziříčí a blízkém okolí v průběhu roku 2000. Brno: Ochrana vod Brno, 2001.
17
Obsah Anotace:...................................................................................................................................... 3 Úvod ........................................................................................................................................... 3 Ovlivňující faktory při sanačních prací...................................................................................... 4 Orografické vymezení a geomorfologický přehled................................................................ 4 Geologický přehled ................................................................................................................ 5 Hydrogeologické poměry....................................................................................................... 5 Stanovený postup prací pro splnění vytčeného cíle ................................................................... 5 Vrtné práce ................................................................................................................................. 6 Petrografický popis vybudovaných indikačních vrtů............................................................. 7 Doprovodné úkony při vrtných pracích ................................................................................. 7 Zkoumání dotace, cirkulace a akumulace podzemní vody ................................................ 7 Měření stavů hladin podzemní vody v čerpaných a pozorovaných vrtech ........................ 9 Stanovení obsahu nepolárních extrahovatelných látek .................................................... 10 Zhodnocení a návrh dalšího postupu........................................................................................ 11 Sanační čerpání ........................................................................................................................ 11 Pozorování vrstvy ropných látek.............................................................................................. 11 Zhodnocení výsledků provedených chemických analýz odebraných vzorků podzemní vody 12 Klíčové výrazy ......................................................................................................................... 13 Firmy podílející se na sanačních pracích ................................................................................. 16 Závěr: ....................................................................................................................................... 16 Použité informační zdroje ........................................................................................................ 17 Obsah........................................................................................................................................ 18
18
