KURZUS: Környezetvédelem

MODUL: IV. modul: A talaj és védelme

11. lecke: A talaj szennyezése és a szennyezett talajok kárelhárításának alapjai

|  | Cél: A lecke célja, hogy a hallgató felismerje, hogy milyen sokféle emberi tevékenység szennyezheti a talajokat, átlássa a szennyezett talajok kárelhárításának alaptípusait, megismerje azok alkalmazhatósági körét, előnyeit, hátrányait.
| Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes
| definiálni a talajszennyezés fogalmát, saját szavaival elmagyarázni a talajszennyezések rejtett jellegét, megnevezni a legfőbb talajszennyező tevékenységeket és forrásokat, felsorolni a szennyezett talajok kezelésének 4 fő típusát, saját szavaival megfogalmazni a fenti 4 fő típus előnyeit és hátrányait, elmagyarázni a szennyezések tovaterjedésének megakadályozására alkalmazott módszerek lényegét, felsorolni az in situ és ex site talajtisztítási technológiákat, megfogalmazni az in situ és ex situ talajtisztítási eljárások közti különbségeket, megfogalmazni az on site és off site talajtisztítási eljárások közti fő különbséget.
| Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.
| Kulcsfogalmak:
| talajszennyezés in situ módszerek ex situ eljárások on site eljárás off site eljárás.
| 1. A talaj szennyezése
| Jegyezze meg a talajszennyezés fogalmát! Keressen példát a környezetében, amely igazolja, hogy a talajszennyezések rejtettek!
| Talajszennyezésről akkor beszélünk, amikor a talajba közvetlenül vagy a levegővel és/vagy a vízzel közvetítve a talaj termőképességét csökkentő idegen (szennyező) anyagok jutnak, és ezek, illetve a belőlük másodlagosan keletkezett (átalakult) anyagok mennyisége (koncentrációja) meghaladja a talaj elbontóképességét.
| A közvetlenül bevitt szennyeződések csaknem kizárólag antropogének és lokális jellegűek. A lég- és vízkörzésen át bejutók azonban a természeti és antropogén folyamatok összefonódásával regionálisak, sőt akár a fél bolygóra kiterjedőek is lehetnek (pl. savasodás). A talaj lepusztulásához képest nagyon lényeges eltérés, hogy a szennyeződés nem korlátozódik a talaj többnyire szemmel látható, közvetlenül vagy műszeresen detektálható felszínére ill. felső rétegére: mélyebb talajrétegekbe, talajvízbe, talaj alatti kőzetekbe is eljuthat. Emiatt a szennyeződés mértéke (térben, jellegben és időben) csak a már létező szennyeződés bizonyos fokú kifejlődését követően érzékelhető.
| A talajszennyezések "rejtett" jellege kettős: egyrészt a hagyományos kutatási módszerek jó részével nem és érzékszervileg sem átlátható/átvilágítható közegről van szó, másrészt a szennyezés lehet öröklött, amelynek körülményeiről keveset lehet tudni, sőt, a még létező információk sem hozzáférhetők (eltitkoltak). (Pl. az atomhulladékkal vagy a radioaktív anyagokkal történt balesetek/bűnügyek témakörei). Többnyire nem publikusak a volt háborús területek veszélypotenciáljának részletei sem. Számos talajszennyezés volt és következik be jelenleg is, amelyek ma (még) sem helyüket, sem a veszélypotenciáljukat illetően nem ismertek.
| 2. A talajszennyezés forrásai
| Fogalmazza meg, hogy az alább felsorolt talajszennyező források és tevékenységek hogyan szennyezhetik a talajokat! Keressen példát a környezetében az itt felsoroltak közül!
| A talajszennyezéseket azok forrásai, típusai, területi kiterjedése stb. alapján többféleképpen lehet csoportosítani. A talajszennyező források és tevékenységek sokrétűségének érzékeltetésére a következőkben felsorolunk néhány alapvető típust.
| Régebbi lerakók: depóniák, illegális hulladéklerakók, meddőhányók stb. Potenciálisan környezetszennyező tevékenységek területei: ipari és üzemi területek, vegyipari gyárak, kokszolók, kátrányfeldolgozók, gázművek, agrokémiai centrumok, töltőállomások, üzemanyagtárolók, vasúti átrakóhelyek, műtrágya tárolók, átrakóhelyek, vágóhidak stb. Nagykiterjedésű talajszennyezések területei: légi úton, emisszió révén terhelt területek (nehézfémek, radioaktív anyagok), talajszennyezés elárasztás révén, nem megfelelő területhasználat (pl. mezőgazdasági művelés), szennyvíz, szennyvíziszap, trágyázás és műtrágyázás okozta szennyezés (pl. hígtrágya-elhelyezés, szakszerűtlen műtrágyázás stb.), felszín alatti tartályok, vezetékek sérülése (pl. olajvezeték), szállítási balesetek, nagy területeken végzett tűzoltás, vasútvonalak stb. Háborús maradványok, katonai területek: lerombolt üzemek területe, hadianyag, lőszer és hajtóanyag telepek, lőterek, eltemetett lőszer és harci anyagok.
| 3. A szennyezett talajok kárelhárításának alapjai
| Azonosítsa az 1. ábrán a szennyezett talajok kezelésének fő típusait!
| A szennyezett talajok (és vele együtt a szennyezett talajvíz) kárelhárításának, kezelésének, megtisztításának többféle módja van. Ezek alkalmazhatósága a szennyező anyag típusától, mennyiségétől, az elérendő tisztítási céltól függően változik, valamint a mindenkori technikai, jogi, gazdaságossági szempontokat is mérlegelve kerül kiválasztásra.
| A szennyezett talajok kezelésének 4 alapvető típusa van: 1. a szennyezett talaj helyszínen hagyása a használat valamiféle korlátozásával; 2. a szennyezett talajtömb kiemelése, elszállítása, őrzése (ártalmatlanítás átrakással); 3. a szennyezés tovaterjedésének megakadályozása; és 4. a szennyezés megszüntetése a szennyezett talaj megtisztításával (1. ábra).
Szennyezett talajok kárelhárításának módszerei.
1. ábra
| 3.1. A szennyezett talaj helyszínen hagyása a használat valamiféle korlátozásával
| Gyűjtse ki a módszer előnyeit és hátrányait!
| Ha a szennyezett talaj helyszínen hagyása történik a használat valamiféle korlátozásával, akkor ebben az esetben a szennyeződést nem szüntetjük meg, de az okozott vagy potenciálisan káros hatások egy részét a terület használatának felfüggesztésével vagy korlátozásával csökkentjük.
| 3.2. Ártalmatlanítás átrakással
| Gyűjtse ki a módszer előnyeit és hátrányait!
| A szennyezett talajtömb kiemelése, majd hulladéklerakóba (jellemzően veszélyeshulladék-lerakóba) szállítása és szabályozott feltételek szerinti őrzése (2. ábra) adott esetben a leggyorsabb és a leggazdaságosabb módszer, hátránya viszont, hogy az átrakás és szállítás újabb veszélyforrást jelent.
A szennyezett talajtömb kiemelése
2. ábra
| 3.3. A szennyezés tovaterjedésének megakadályozása
| Tanulmányozza és értelmezze a 3., 4. és 5. ábrákat! Figyelje meg a környezettől való elszigetelés és a hidraulikus védelmi eljárások közti különbséget! Gyűjtse ki a módszerek előnyeit és hátrányait!
| A szennyezés továbbterjedésének megakadályozása két alapvető módon történhet: a környezettől való elszigeteléssel vagy hidraulikus védelmi eljárásokkal. Többnyire nem önmagukban, hanem más védelmi eljárásokkal együtt alkalmazzák ezeket. A szennyezett talajtömb környezetétől való elszigetelése annak vízzáró módon történő lefedése, bedobozolása (kapszulázása). A létrehozott vízzáró oldalfalat egy vízzáró fekürétegbe kötik, esetleg le is takarják, így egy önálló vízháztartással rendelkező "dobozba" zárják a talajt (3. ábra). Így a szennyezés ugyan ott marad a talajban, de továbbterjedése gátolt.
Vízzáró résfal alkalmazása
3. ábra
| A hidraulikus védelmi eljárások célja többnyire a már a talajvízbe eljutott szennyező anyag továbbterjedésének hidraulikus korlátozása, a kedvezőbb áramlási irány kialakításával a további területszennyezés elkerülése. Megvalósítása során a szennyezett területen belül és kívül védőkutakat, kútsorokat telepítenek, és kitermelik a szennyezett talajvizet (4., 5. ábra). Hátránya, hogy a kiemelendő vízmennyiség igen sok, és azt tisztítani kell, valamint károsan befolyásolhatja a terület vízháztartását.
Védőkutas talajvíz szivattyúzás
4. ábra
Szabadfázisú szénhidrogén kinyerése kettős szivattyúrendszerrel
5. ábra
| 3.4. A szennyezett talajok megtisztítása
| A 6., 7. és 8. ábra tanulmányozásával értelmezze az in situ eljárások lényegét! Jegyezze meg a 4 fő technológia nevét! Gyűjtse ki az eljárások előnyeit és hátrányait!
| A 4. alapvető kezelési típus, a szennyezés megszüntetése a szennyezett talajok megtisztítása révén nagyon sokféle módszert foglal magába.
| Az in situ módszerek lényege, hogy a szennyezett talajt kiemelés nélkül, az eredeti helyén/fekvésében tisztítják meg. Az alkalmazott technológia lehet:
| Átlevegőztetés: Az illékony szénhidrogének eltávolítására (6. ábra). Talajmosás: A szennyezett talajrészt felületaktív és/vagy oldószert tartalmazó oldattal átmossák. Az oldatot beszivárogtatva vagy beinjektálva a talajba juttatják, kiszivattyúzzák, megtisztítják, majd visszavezetik (7. ábra). A mosóanyaggal kezelt talaj utókezelése szükséges. Biológiai lebontás: A talajban élő mikroorganizmusokat használják a szennyező anyagok lebontására, és a lebontás sebességének fokozására tápanyagokat és oxigént juttatnak a talajba (8. ábra). A módszer környezetkímélő, költségtakarékos, valamint vízoldható és oldhatatlan szennyező anyagok eltávolítására is alkalmas. Hátránya viszont, hogy mérgező anyagok és nagy töménységben jelen lévő szennyező anyagok esetében hatástalan, a túladagolt tápanyagok szennyezhetik a felszíni és felszín alatti vizeket, a mikrobiális élőlényeknek és anyagcseretermékeiknek mellékhatásai lehetnek (íz-, szagrontás, más élőlényekre mérgező hatás). Stabilizálási/szilárdítási módszerek (rögzítés): a szennyező anyag szétterülésének megakadályozása. A stabilizálás (fixálás) során a szennyező anyagokat kevésbé vízoldható vegyületekké alakítják át. A szilárdítás során viszont a talajréteg áteresztőképességét csökkentik (vízüveg, mésztej, cementtej, műanyagok stb. alkalmazásával), így a szennyező anyag mobilizációja lecsökken.
| Az in situ módszerek előnye, hogy nincs kitermelésből, szállításból eredő környezeti kockázat, nincs szükség további területre a szennyeződés mentesítéséhez, nincs tárolótér igény, a megtisztított talaj az eredeti helyén marad, valamint általában kedvezőbbek a költségei. Hátrányt jelent viszont, hogy a folyamat csak részben kormányozható és ellenőrizhető, a használt tápoldatok és közbenső termékek pedig újabb szennyező források lehetnek.
In situ eljárás: Átlevegőztetés
6. ábra
In situ eljárás: Talajmosás
7. ábra
In situ eljárás: Biológiai lebontás levegő befúvatásával
8. ábra
| Értelmezze az on site és az off site eljárások közti lényegi különbséget! Jegyezze meg az alkalmazott 3 fő technológia nevét! Hasonlítsa össze az in situ és az ex situ talajmosást és biológiai lebontást! Gyűjtse ki az eljárások előnyeit és hátrányait!
| Az in situ módszereken kívül ex situ eljárások is alkalmazhatóak a szennyezett talajok megtisztítására. Két alapvető típusuk az on site és az off site eljárások. Az on site eljárások során a szennyezett talajt ugyan kitermelik, de a kármentesítés a helyszínen történik, míg az off site eljárásoknál a kitermelt szennyezett talaj kármentesítése nem a helyszínen történik. Az ex situ eljárások előnye, hogy a földtani inhomogenitásokra és a szennyező anyagok eloszlási jellemzőire kevésbé érzékeny, hátrányuk, hogy nagyobb a területigényük, költségesebbek, és a kitermelés, szállítás során újabb környezetszennyezési lehetőségek adódhatnak. Három alapvető technológiai módszere a termikus eljárás, a talajmosás (extrakció) és a biológiai lebontás.
| Termikus eljárás: Illékony vegyületek, komplexben kötött cianidok, halogénezett szerves vegyületek ártalmatlanítására alkalmazható. A talaj előkészítése után azt termikus kezelésnek vetik alá, és az égetéssel (azaz oxidációval) a szerves anyagokat gázokká és vízgőzzé alakítják át. Az eljárás gyors, a hulladékhő hasznosítható, a szennyező anyagok nagy része ártalmatlanítódik. Viszont nagy az energiafelhasználás, költséges, a levegőszennyezés megakadályozására füstgázkezelés szükséges, és a talaj humusztartalma megsemmisül, azaz a kezelést követően a talaj biológiailag halott lesz. Talajmosás: A kitermelt talajhoz a szennyező anyagok ismeretében kiválasztott mosóoldatot adnak. A szennyezett mosóoldatot utána kezelni kell. Az ex situ talajmosás hatékonysága nagyobb, mint az in situ talajmosásé. Biológiai lebontás: A kitermelt talajt mechanikai előkezelés során homogenizálják, mikrobiológiailag kezelik, majd visszatelepítik, deponálják vagy mezőgazdasági területre kihelyezik. A mikroorganizmusok aktivitása (tápanyag-, oxigénellátás szabályozásával) hatékonyabban kézben tartható, mint az in situ módszernél, és a mechanikai előkezelés miatt hatékonysága jobb, mint az in situ módszeré. Olcsó, kevés energiát igényel, de csak kis szennyező anyag koncentrációk esetén lehet csak alkalmazni, és érzékeny a biotoxikus kísérő anyagokra.
| A fentiekből kiderül, hogy a különféle kármentesítési módszerek speciális, sokoldalú ismereteket és technológiát igényelnek, a mélyépítéstől, hidraulikától kezdődően egészen a különféle baktériumtenyészetek kifejlesztéséig és kézben tartásáig.

|  | Önellenőrző kérdések
| 1. Definiálja a talajszennyezés fogalmát!
| 2. Mit jelent a talajszennyezések rejtett jellege?
| 3. Sorolja fel a legfontosabb talajszennyező tevékenységeket illetve forrásokat!
| 4. Sorolja fel a szennyezett talajok kezelésének 4 fő típusát!
| 5. Egészítse ki a táblázatot!
Kezelési módszer | Előnyei | Hátrányai
helyszínen hagyás korlátozással | olcsó, egyszerű |
ártalmatlanítás átrakással |  |
szennyezés terjedésének korlátozása | vízminőséget megvédi |
szennyezés megszüntetése |  |
| 6. Hogyan valósítható meg a szennyezés továbbterjedése a talajban illetve talajvízben?
| 7. Mi a különbség az in situ és az ex situ talajtisztítás között?
| 8. Sorolja fel az in situ talajtisztítási technológiákat!
| 9. Milyen ex situ talajtisztítási technológiákat ismer?
| 10. Mi a fő különbség az on site és az off site talajtisztítási eljárások között?