Remediacja środowiska gruntowo-wodnego skażonego produktami naftowymi Podstawy naukowe i ich aplikacja na terenach zdegradowanych

Transkrypt

1 Remediacja środowiska gruntowo-wodnego skażonego produktami naftowymi Podstawy naukowe i ich aplikacja na terenach zdegradowanych Dr hab Barbara Kołwzan Zakład Biologii i Ekologii Instytut Inżynierii i Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

2 Produkty naftowe należą do zanieczyszczeń najczęściej występujących w środowisku wodno-gruntowym stanowią mieszaninę związków, głównie węglowodorów, o zróżnicowanych właściwościach fizycznych, chemicznych i biologicznych

3 Rozprzestrzenianie Węglowodory naftowe przemieszczają się przez strefę nienasyconą (aeracji) gruntu w postaci odrębnej fazy organicznej NAPL (nonaqueous phase liquid), aż do osiągnięcia lustra wód podziemnych Po drodze podczas spływu produktów naftowych część paliwa zostaje zatrzymana w porach gruntu, ulega adsorpcji na ziarnach gruntu, rozpuszczeniu w wodzie zawartej w gruncie oraz przemianom biochemicznym Ponieważ ropa naftowa i jej pochodne mają mniejszą gęstość niż woda, to woda podziemna z reguły stanowi barierę ograniczającą dalszy transport zanieczyszczeń w pionie

4 Produkty naftowe lekkie frakcje benzynowe C 3 -C 11 są wysoce mobilne, reaktywne i w dużych stężeniach wysoce toksyczne frakcje ciężkie olejowe C 12 -C 40 są mniej toksyczne, ale zasklepiają pory glebowe, podlegają starzeniu i niszczą strukturę gleby do najbardziej niebezpiecznych należą węglowodory aromatyczne o właściwościach mutagennych i rakotwórczych takie jak benzen czy benzo(a)piren

5 Produkty naftowe wprowadzone do gleby wpływają w sposób niekorzystny na jej podstawowe funkcje ekologiczne: Na poziomie reducentów dokonują się przekształcenia w składzie ilościowym i jakościowym mikroorganizmów glebowych Hamują wzrost, fotosyntezę i procesy oddechowe roślin zakłócają relacje wodne w glebie w strefie korzeniowej roślin wywołują niedobory składników Mają bezpośredni lub pośredni wpływ na organizmy zwierzęce oraz człowieka

6 Drogi przenikania zanieczyszczeń do organizmu człowieka powietrze gleba wody powierzchniowe wody podziemne

7 Dopuszczalne poziomy zawartości związków ropopochodnych w glebie lub ziemi w zależności od klas użytkowania i przeznaczenia gruntu (DzU ) Permissible contents of oil hydrocarbons in soil depending on land functions Głębokość [mppt] Dopuszczalne stężenie olei mineralnych C12-C35 [mg/kg sm] Grupa C - tereny przemysłowe, użytki kopalne i tereny komunikacyjne Grupa B użytki rolne, nieużytki i grunty zabudowane i zurbanizowane 0-0, , Do 15, ) ) 200 1) ) Poniżej 15 Nie określono ) ) 1) grunty o przepuszczalności do 1 x 10-7 [m/s] 2) grunty o przepuszczalności poniżej 1 x 10-7 [m/s] Grupa C nieruchomości gruntowe wchodzące w skład obszarów chronionych 30

8 Klasy jakości wody podziemnej i dopuszczalne stężenia zanieczyszczeń (mg/dm 3 ) wg DzU związek zalecenia PIOŚ Klasa I Jakość bardzo dobra klasy jakości wód podziemnych Klasa II Jakość dobra Klasa III Jakość dostateczna Klasa IV Jakość niedostateczna Klasa V Jakość zła Benzen 0,005 0,001 0,005 0,01 0,1 >0,1 Toluen 0, Etylobenzen 0, Ksylen 0, BTEX 0,1 0,005 0,03 0,1 0,1 >0,1 Węglowodory C6-C30 Węglowodory C12 C30 0, , TPH - 0,01 0,1 0,3 5 >5

9 Rozpoznanie stanu zanieczyszczenia Wykonanie odwiertów, pobranie próbek, instalacja piezometrów Metody geofizyczne bezinwazyjnego rozpoznania zasięgu występowania gruntów silnie zaolejonych: profilowanie georadarowe pomiary geoelektryczne

10 Czynności wstępne W miejscu skażenia należy na początku: Zlikwidować źródło emisji skażenia Zahamować lub ograniczyć migrację zanieczyszczenia Odpompować wolny produkt z warstwy wodonośnej, jeżeli nastąpiło takie skażenie

11 Izolacja i unieruchamianie skażenia Zapobieganie rozprzestrzenianiu się zanieczyszczeń w strefie aeracji polega na izolacji substancji ropopochodnych za pomocą: barier izolacyjnych na wodach stojących lub płynących barier hydraulicznych barier pneumatyczno-hydraulicznych biobarier przelewów z łapaczami olejów stabilizacji i solidyfikacji substancji skażających Metody unieruchamiania są rozwiązaniem wyłącznie tymczasowym, a ich zadaniem jest jedynie opóźnienie migracji zanieczyszczeń

12 Likwidacja skażeń Zabiegi wstępne nie pozwalają na likwidację zanieczyszczeń, a ograniczają jedynie ich migrację i rozprzestrzenianie w środowisku Ze względu na zagrożenia ekologiczno-sanitarne oraz zdrowotne, związane z obecnością z środowisku produktów naftowych, konieczne jest: przeprowadzenie szeregu zabiegów o charakterze fizycznym, chemicznym bądź biologicznym mających na celu likwidację skażeń

13 Kryteria doboru metod remediacji Wybór metody odnowy gruntu, odpowiedniej w konkretnym przypadku jego zanieczyszczenia, wymaga znajomości wielu parametrów, w tym: danych dotyczących ilości, rodzaju i rozmieszczenia zanieczyszczeń w gruncie budowy geologicznej terenu, położenia warstw wodonośnych i kierunku przepływu wód gruntowych liczebności i aktywności degradacyjnej mikroorganizmów

14 SKAŻENIE ROPOPOCHODNYMI ŚRODOWISKA GRUNTOWO-WODNEGO DEKONTAMINACJA IZOLACJA BARIERY FIZYCZNE BIOBARIERY BARIERY HYDRAULICZNE STABILIZACJA/SOLIDYFIKACJA EX SITU IN SITU REMEDIACJA EKSTRAKCJA PRZEMYWANIE TERMICZNA ELEKTROREKLAMACJA BIOREMEDIACJA AGROTECHNICZNA KOMPOSTOWANIE BIOREAKTORY REMEDIACJA WENTYLACJA GRUNTU EKSTRAKCJA PAR INJEKCJA POWIETRZA PŁUKANIE GRUNTU OGRZEWANIE GRUNTU BIOREMEDIACJA AGROTECHNICZNA BIOEKSTRAKCJA BIOREMEDIACJA STYMULOWANA WODĄ STYMULOWANA POWIETRZEM

15 Bioremediacja Bioremediacja to proces oczyszczania, w którym wykorzystywane są mikroorganizmy (bakterie, grzyby) Przeprowadzają one rozkład substancji niebezpiecznych do mniej toksycznych lub całkowicie nietoksycznych Po zdegradowaniu zanieczyszczeń populacja mikroorganizmów jest redukowana Obumarłe mikroorganizmy lub nieliczne ich populacje pozbawione substratu pokarmowego nie stanowią zagrożenia dla środowiska

16 faza gazowa faza olejowa faza wodna faza stała mikroorganizmy Populacje mikroorganizmów zdolnych do biodegradacji produktów naftowych występują w większych ilościach głównie w miejscach skażonych Ich rozwój jest tu możliwy dzięki zjawisku selekcji i adaptacji

17 Szybkość i skuteczność procesu bioremediacji zależy od szeregu czynników natury fizyczno-chemicznej i biologicznej Jednym z ważniejszych jest budowa chemiczna związków stanowiących zanieczyszczenie: Obecność lub brak tlenu w cząsteczce Długość łańcucha Stopień polimeryzacji Liczba pierścieni i ich struktura Liczba i długość rozgałęzień Obecność podstawników

18 Czynniki fizyczno-chemiczne: Stężenie (zależy od rodzaju związku; smary i oleje w stężeniu powyżej 10% działają toksycznie) Natlenienie (>0,2 mg/l) Temperatura (15-45 o C) Odczyn (ph 6,5 8,0) Składniki mineralne (C:N:P=100:10:1) Wilgotność (>15%) Zawartość substancji organicznej Obecność związków toksycznych

19 Czynniki biologiczne: Skład jakościowy i ilościowy mikroflory glebowej Długie zaleganie produktów naftowych w gruncie powoduje selekcję mikroflory i umożliwia rozwój jedynie gatunków opornych na toksyczne ich oddziaływanie oraz zdolnych do rozkładu węglowodorów Stopień adaptacji do wykorzystywania węglowodorów Stopniowe zwiększanie stężenia węglowodorów z jakim kontaktuje się mikroflora umożliwia jej adaptację Obecność mutantów posiadających zdolność do aktywnego rozkładu produktów naftowych

20 Metody wykonywania analizy wstępnej Ocena toksyczności zanieczyszczeń Ocena biodegradowalności zanieczyszczeń Oznaczenie składu ilościowego i jakościowego zanieczyszczeń Charakterystyka gruntu Ocena składu ilościowego i jakościowego mikroflory Analiza właściwości degradacyjnych mikroorganizmów autochtonicznych

21 Metody bioremediacji samooczyszczanie bioremediacja biostymulacja bioaugmentacja ex situ in situ

22 BIOREMEDIACJA PODSTAWOWA samooczyszczanie Bioremediacja podstawowa to proces, podczas którego jedynie naturalna mikroflora skażonego gruntu jest wykorzystywana do obniżania stężenia substancji toksycznej w gruncie do bezpiecznego miejsca (w określonych i akceptowalnych ramach czasowych) Metoda ta nie wymaga dodatkowej interwencji, poza monitoringiem procesu bioremediacji

23 BIOSTYMULACJA Powszechnie znane czynniki ograniczające naturalny proces biodegradacji to: skrajnie wysokie stężenie substancji stanowiącej skażenie, niedobór tlenu, niekorzystne ph, niedobór substancji zawierających azot i fosfor, zbyt niska wilgotność oraz niekorzystna temperatura Kiedy tempo naturalnego procesu bioremediacji jest niewystarczające, wtedy stosuje się stymulację rodzimej mikroflory w celu przyspieszenia tego procesu Można stosować różne metody modyfikacji warunków środowiskowych a przede wszystkim: natlenianie, wprowadzanie pożywek

24 NATLENIANIE Dostępność tlenu cząsteczkowego w sposób istotny wpływa na bioremediację różnych związków chemicznych Najczęściej stosuje się następujące sposoby natleniania rekultywowanego terenu: wentylacja, którą prowadzi się poprzez iniekcję czyli wtłaczanie powietrza do gruntu pod zwiększonym ciśnieniem przez układ przewodów (drenów) stosowanie rozcieńczonych roztworów nadtlenku wodoru, który umożliwia tlenowy (aerobowy) metabolizm mikroorganizmów spulchnianie gruntu poprzez mechaniczną uprawę

25 WZBOGACANIE GRUNTU POŻYWKAMI Szybkość procesu biodegradacji może być limitowane stężeniem substancji odżywczych i ich dostępnością Głównie są to związki azotu i fosforu Skażenie gleby substancjami ropopochodnymi powoduje niekorzystny wzrost stosunku węgla do azotu Z tego powodu pierwszym koniecznym zabiegiem jest zasilenie skażonego gruntu nawozami azotowymi, stosunek C:N:P powinien wynosić 10:1:0,1 Stopień zanieczyszczenia gleby Stosunek C: N Gleba czysta 8: 1 do 10:1 Gleba słabo zdegradowana 10:1 do 17:1 Gleba średnio zdegradowana 17:1 do 30:1 Gleba w dużym stopniu 30:1 do 45:1 Gleba silnie zdegradowana >45:1

26 Wprowadzenie chemicznych czynników utleniających: nadsiarczany nadtlenek wodoru odczynnik Fentona nadmanganiany Jednakże praktyczne ich stosowanie jest ryzykowne z uwagi na jego toksyczne oddziaływanie na organizmy żywe oraz możliwość zachodzenia reakcji wolnorodnikowych Ozon (O 3 ) jest także używany jako utleniacz i alternatywne źródło tlenu Ryzyko stosowania ozonu w charakterze źródła tlenu wynika z faktu, że jest on silnym utleniaczem i może powodować destrukcję komórek mikroorganizmów

27 Wprowadzanie substancji powierzchniowo-czynnych surfaktanty biosurfaktanty powodują desorpcję węglowodorów z matrycy glebowej zwiększają rozpuszczalność węglowodorów (pseudosolubilizacja), dzięki temu zwiększa się biodostępność substancji olejowych dla komórek mikroorganizmów,

28 BIOAUGMENTACJA - ZWIĘKSZENIE POPULACJI MIKROORGANIZMÓW Bioaugmentacja to wzbogacanie zanieczyszczonego terenu w specjalnie wyselekcjonowane bakterie, o dużej zdolności do biodegradacji zanieczyszczeń Stosuje się ją w przypadku gdy rodzima populacja bakterii, na skażonym terenie, nie wykazuje pożądanej aktywności Celem tego zabiegu jest zwiększenie tempa lub/i rozmiaru biodegradacji zanieczyszczenia Proces ten stosuje się jednak dopiero wtedy, gdy zawodzą bioremediacja podstawowa oraz biostymulacja Ma to miejsce zazwyczaj w przypadku skażenia związkami chemicznymi o bardzo dużej odporności na proces biodegradacji

29 Bioaugmentacja Dobór szczepów: Szczepy oprócz wysokiej skuteczności rozkładu węglowodorów powinny posiadać cechy umożliwiające adaptację i rozwój w nowym środowisku Warunkiem adaptacji inokulantów w gruncie jest brak antagonistycznych oddziaływań z naturalną florą gleby Biopreparaty powinny być całkowicie bezpieczne dla człowieka i środowiska Muszą posiadać atest higieniczny Państwowego Zakładu Higieny Bioaugmentacja obejmuje bezpośrednią iniekcję mikroorganizmów o pożądanej aktywności wraz z substancjami odżywczymi (jeśli to konieczne) do skażonego gruntu

30 Technologie bioremediacji In situ Obróbka agrotechniczna Bioremediacja stymulowana napowietrzaniem gruntu - biowentylacja Bioremediacja stymulowana wodą - mycie gruntu Ex situ Metoda pryzmowania Metoda bioreaktorowa Fitoremediacja

31 Metoda agrotechniczna Stosowana jest w przypadkach powierzchniowego skażenia gruntu do 0,5 m ppt Metoda polega na samoistnej biodegradacji zanieczyszczeń w gruncie oraz na prowadzeniu regularnych agrozabiegów (orka, bronowanie), mających na celu napowietrzenie gruntu Często jest wspomagana dodatkiem do skażonej gleby: wody, składników odżywczych i inokulantów bakteryjnych Zadaniem wspomagania jest: utrzymanie odpowiedniego poziomu wilgotności skażonej warstwy gruntu, uzupełnienie składników pokarmowych N i P, namnożenie mikroorganizmów degradujących produkty naftowe

32 Bioremediacja stymulowana wodą in situ odciek Polega na wymuszeniu pionowego, a następnie poziomego, przepływu wody wraz z substancjami ropopochodnymi w środowisku gruntowo-wodnym pompa ssąca roztwór przemywający mikroorganizmy biogeny warstwa nieprzepuszczalna W innym przypadku może być wykorzystany obieg wód podziemnych, które wypompowuje się ze studni usytuowanych w najniższych punktach układu i przesyła do bioreaktorów, w których następuje proces biodegradacji produktów naftowych, następnie ta sama woda jest zawracana do gruntu Metoda ta jest kombinacją metod in situ i ex situ wzajemnie się uzupełniających, co pozwala na pełną optymalizację procesu

33 Biowentylacja dopływ powietrza pompa próżniowa Metoda in situ, stosowana w oczyszczaniu strefy aeracji oraz strefy saturacji, która leży bezpośrednio pod zwierciadłem wody Polega ona na dostarczeniu powietrza do gruntu w celu stymulacji procesów biodegradacji tlenowej Najskuteczniejszym sposobem dostarczenia tlenu do zanieczyszczonego gruntu jest wprowadzenie sprężonego powietrza Często obok napowietrzania wzbogaca się grunt w substancje biogenne oraz bakterie degradujące produkty naftowe przepływ biogenów przepływ powietrza skażona gleba

34 Bioremediacja ex situ Metoda bioreaktorowa inkubowanie skażonego materiału w kontrolowanych warunkach, bardzo kosztowna Pryzmowanie formowanie pryzm na uszczelnionym gruncie, bezpieczna dla otaczającego środowiska

35 Bioreaktory Bioreaktory mogą być także stosowane do oczyszczania wód gruntowych Są one jednostkami stacjonarnymi bądź ruchomymi zdolnymi do przemieszczania na skażonym terenie, co ułatwia oczyszczanie i zmniejsza jego koszty Bioreaktory ruchome stosowane są do oczyszczania wód gruntowych po ich uprzednim wypompowaniu z zanieczyszczonego złoża wodonośnego lub do oczyszczania wód pochodzących z procesu przepłukiwania zanieczyszczonego gruntu Wyróżniamy bioreaktory ze złożem zawieszonym oraz immobilizowanym Dobór złoża uzależniony jest przede wszystkim od typu zanieczyszczeń oraz ich koncentracji w wodzie poddawanej procesowi oczyszczania

36 Bioreaktory Immobilizowana biomasa stanowi mieszaninę wyselekcjonowanych mikroorganizmów zdolnych do biodegradacji określonych zanieczyszczeń Mikroorganizmy mogą być uwięzione wewnątrz struktury nośnika (polimery naturalne jak agar, alginian, kolagen lub polimery sztuczne żele poliakrylamidowe, poliuretany i in) jest to tzw immobilizacja czynna Inną metodą jest immobilizacja bierna drobnoustroje znajdują się na powierzchni materiału porowatego (jak węgiel aktywny) lub tworzą błonę biologiczną na powierzchni stałych elementów (pierścienie ceramiczne, płyty wykonane z tworzyw sztucznych, pianka poliuretanowa) Funkcjonowanie bioreaktorów tego typu polega na przeciwprądowym przepływie skażonej wody i powietrza przez stałe wypełnienie zawierające immobilizowane drobnoustroje

37 Reaktory półpłynne Reaktory półpłynne stosowane są do oczyszczania zanieczyszczonej gleby, szlamów i osadów Materiały stałe podlegają mieszaniu z wodą, a następnie napowietrzaniu W obu typach bioreaktorów kontrolowany jest nie tylko poziom rozpuszczonego tlenu, ale także odczyn oraz koncentracja nieorganicznych składników pokarmowych Jest to technika zbliżona do oczyszczania ścieków miejskich metodą osadu czynnego i dająca zadowalające efekty oczyszczania Technika ta może być jeszcze wspomagana poprzez zastosowanie środków powierzchniowo czynnych lub dyspersantów w celu desorpcji węglowodorów zaadsorbowanych na cząstkach materiałów stałych i zwiększenia stopnia dyspersji nierozpuszczalnych w wodzie zanieczyszczeń olejowych

38 Metoda pryzmowania Metoda polega na wykopaniu zanieczyszczonego gruntu i przemieszczeniu go i ułożeniu w formie uzbrojonej technicznie pryzmy Biodegradacja skażenia stymulowana jest poprzez właściwe napowietrzanie oraz wprowadzanie substancji odżywczych i utrzymywanie właściwej wilgotności i prowadzi do powstawania ubocznych produktów organicznych i nieorganicznych oraz energii w postaci ciepła Pryzma uzbrojona jest w system drenaży oraz spryskiwaczy, którymi doprowadzana jest woda, substancje odżywcze oraz namnażana w bioreaktorze flora bakteryjna Napowietrzanie zanieczyszczonego gruntu realizowane jest przez okresowe spulchnianie pryzmy sprzętem mechanicznym lub wentylację gruntu poprzez system drenaży sprzężonych z dmuchawą Oczyszczony grunt usuwany jest stopniowo z pryzmy i przemieszczany do miejsca składowania Odcieki z gruntu podlegają biologicznemu oczyszczaniu i przepompowywane są ponownie na pryzmę

39

40 Kompostowanie Kompostowanie jest procesem analogicznym, lecz prowadzonym w warunkach stałego mieszania wszystkich składników W metodzie tej często wykorzystuje się materiały kompostujące, takie jak np słoma, wióry stosowane w celu poprawy stosunków powietrzno-wodnych w oczyszczanym gruncie

41 Fitoremediacja Fitodegradacja Biodegradacja rizosferyczna Fitoulatnianie

42 Fitodegradacja Fitodegradacja to proces, w którym rozkład zanieczyszczeń następuje : wewnątrz tkanek roślinnych, po ich pobraniu przez rośliny, powstałe produkty rozkładu enzymatycznego wykorzystywane są w procesach tworzenia tkanek roślinnych, co stymuluje rozwój rośliny pod wpływem enzymów wytwarzanych przez rośliny i wydzielanych przez korzenie do rizosfery

43 Fitoulatnianie Fitoulatnianie polega na pobieraniu przez rośliny substancji toksycznych wraz z wodą i ich transpiracji poprzez liście Mechanizmy tego zjawiska nie są jeszcze do końca poznane Usuwane zanieczyszczenia przedostają się do atmosfery i powodują ich rozprzestrzenianie Ulatnianiu podlegają lotne związki organiczne (związki chloroorganiczne) oraz nieorganiczne (arsen, selen- metylacja, rtęć- redukcja do rtęci metalicznej Hg 0 )

44 Biodegradacja rizosferyczna Zjawisko rozkładu zanieczyszczeń organicznych przez obecne w rizosferze mikroorganizmy glebowe - bakterie, grzyby Rośliny pełnią rolę pomocniczą, wydzielają substancje stymulujące wzrost mikroorganizmów oraz pobudzają ich aktywność metaboliczną W efekcie namnożone mikroorganizmy inicjują naturalną degradację związków toksycznych Rola roślin polega także na dostarczaniu wody do miejsca biodegradacji

45 Schemat transformacji zanieczyszczeń organicznych Mikroorganizmy Związki wielkocząsteczkowe trudne do absorpcji przez rośliny Degradacja mikrobiologiczna prowadzi do utworzenia metabolitów pośrednich, które są łatwo pobierane przez rośliny Rośliny Końcowe produkty degradacji są nietoksyczne i wbudowywane w biomasę rośliny

46 Problemy ochrony środowiska na terenach baz lotniczych użytkowanych przez jednostki byłej Armii Radzieckiej

47 Północna Grupa Wojsk Armii Radzieckiej ha (707,9 km 2 ) gruntów na terenie województw północnych i zachodnich, w tym: - 86,1 % - poligony (6) - 13,9 % - miasta, koszary, garnizony (59), lotniska (15), baza Marynarki Wojennej, baseny portowe (11), rampy kolejowe (14) 7913 budynków (48 % wzniesionych przez Niemców) żołnierze liczba nieznana Garnizon w Legnicy 50 tys osób wraz z pracownikami cywilnymi 47

48 4 Armia Lotnicza dysponowała 13 lotniskami i poligonem lotniczym w miejscowościach: Brzeg Chojna Kluczewo Baranowicka DLM (33/6 Su-27/Su- 27UB) Bagicz koło Kołobrzegu - 55 Sewastopolski SPŚ Krzywa Szprotawa (38 Mi-24W, 2 Mi-24P, 12 Mi-8T, 10 Mi-8MT) Stara Kopernia koło Żagania Legnica Dębica Oława Brochocin Namysłów Wschowa poligon lotniczy Przemków (12 tys ha) Kluczewo Bagicz Chojna Wschowa Stara Kopernia Szprotawa Przemków Legnica Krzywa Brochocin Namysłów Oława Brzeg

49 Odjazd 17 września ,3 km Wrocław Wrocław ½ Wrocław 49

50 Szacunek szkód Koszt usunięcia szkód ekologicznych: mln PLN (52 biliony 200 miliardów starych zł) wg oceny Głównego Inspektora Ochrony Środowiska Największe spustoszenia w środowisku -rejony baz lotniczych (magazyny paliw, stacji tankowania samolotów, płyt rozgrzewania samolotów) Zagrożenia - lokalne - rozległe terytorialnie 50

51 Kluczewo Pomiary miąższości warstwy paliwa na powierzchni wód gruntowych 51

52 Lokalizacja lotniska Location of the airfield Bagicz 52

53 Bagicz Powierzchnia bazy: Powierzchnia skażenia: 266,3 ha 14 ha Kubatura gruntu zanieczyszczonego: 320 tys m 3 Objętość produktów naftowych w gruncie: 25 tys m 3 Objętość nafty pływającej po powierzchni wód gruntowych: 267 tys dm 3 Grubość warstwy wolnego paliwa pływającego na wodach podziemnych: do 2 m Stężenie węglowodorów w gruncie: do mg/kg sm Źródła zanieczyszczeń: wycieki na złączach rurociągów uszkodzenia zbiorników i cystern ścieki zawierające paliwo odprowadzane do potoku wpadającego do morza ścieki bytowe odprowadzane bezpośrednio do Bałtyku 53

54 Fragment wykopów po ewakuacji zbiorników Fragment of excavations after displacing tanks Bagicz 54

55 Wygląd wydobytych zbiorników i uszkodzeń mechanicznych w poszyciu View of the displaced tanks and the plating failures Bagicz 4 zdjęcia 55

56 Wykopy po usunięciu skażonego gruntu Excavations after removing the contaminated ground 56

57 Schemat projektowanej pryzmy Diagram of the designed windrow 57

58 Soil characteristic Loamy soil Cubic volume of polluted soil - about 500 m 3 The ph level of soil from the prism = 7,2-7,5 The soil moisture was hold on the level 14,9-19,4% The initial petroleum products concentration in soil was of about 5500 mg/kg Ammonium sulphate and potassium phosphate were added to the soil in order to provide the proper ratio of nitrogen and phosphorus to the carbon contained in soil [C:N:P = 10:1:01] 58

59 BIOPREPARAT REGULACJA PARAMETRÓW FIZYCZNO-CHEMICZNYCH GRUNTU REGULACJA BIOPRZYSWAJALNOŚCI WĘGLOWODORÓW ELIMINACJA METABOLITÓW MONITORING POSTĘPU BIODEGRADACJI

60 Biopreparation Pseudomonas fluorescens Acinetobacter calcoaceticus Pseudomonas putida I Pseudomonas putida II Pseudomonas stutzeri Rhodococcus maris Rhodococcus erythropolis Candida spp 60

61 Transport gruntu, formowanie pryzmy Ground transport, forming the windrow 61

62 Kształtowanie się podstawowych parametrów gruntu przed bioremediacją Basic ground parameters before the reclamation work Measuring point TPH [mg/kg dm] Gravimetric method Gas chromatography GC ph P 2 O 5 [%] N (nitrate) [mg/kg] Dehydrogenase activity [ g TF/g dm] CO 2 [mg CO 2 / g dm/24h] ,5 0,0008 0,901 12,17 1, ,7 0,0008 1,378 7,69 1, ,8 0,0009 1,600 6,83 1, ,8 0,0009 1,108 9,89 2, ,6 0,0012 1,099 16,60 2, ,9 7,5 0,0021 1,575 14,58 2, ,3 7,8 0,0017 1,476 25,72 4, ,6 7,2 0,0013 1,196 13,72 2, ,6 0,0026 1,246 8,99 1, ,4 0,0007 1,034 8,60 1, ,6 7,5 0,0013 1,104 10,53 1, ,7 7,4 0,0009 1,040 26,06 5, ,5 0,0009 0,985 15,96 2, ,2 7,4 0,0007 2,294 15,01 2, ,4 0,0010 0,962 12,30 2, ,2 7,4 0,0012 1,099 15,44 3,30 62

63 Przygotowanie podłoża pod pryzmę Forming base for the pile 63

64 Widok ogólny uformowanej pryzmy General view of the windrow 64

65 Kształtowanie się podstawowych parametrów gruntu po zakończeniu rekultywacji na pryzmie Basic ground parameters after finishing the reclamation in the windrow Measuring TPH [mg/kg dm] point Gravimetric method Gas chromatography 1 18 < < < < < , < < < < < < < , , ,3 65

66 Porządkowanie terenu The land arranging After bioremediation the soil was ecologically safe 66

67 Rekultywacja terenów byłego lotniska Federacji Rosyjskiej w Skarbimierzu skażonych produktami naftowymi Land reclamation of former Russian military airfield in Skarbimierz contaminated with petroleum products 67

68 Lokalizacja lotniska Location of the airfield Skarbimierz 68

69 Widok terenu skażonego View of the contaminated area Brzeg Okolice tzw południowej płyty tankowania najbardziej zanieczyszczonego rejonu lotniska -stężenie węglowodorów w gruncie: mg/kg sm -głębokość strefy zanieczyszczeń: do 8 m

70 Wody gruntowe Ground waters Brzeg

71 Soil characteristic Sandy loam soil Cubic volume of polluted soil - about 1000 m 3 The soil moisture was hold on the level 14-16% The initial oil concentration in soil was of about 5542 mg/kg (dry matter) Ammonium nitrate, ammonium phosphate and potassium phosphate were added to the soil in order to provide the proper ratio of nitrogen and phosphorus to the carbon contained in soil [C:N:P = 10:1:01] The ph level of the effluent from the prism = 6,8-7,2 71

72 Biopreparation Aeromonas caviae Alcaligenes xylosoxidans Pseudomonas fluorescens 72

73 Inoculation Inoculation 73

74 Petroleum concentration in soil TPH mg/kg dm sector march april may june july august september , , , , ,4 795,0 118, , , , , ,2 845,2 87, , , , ,0 993,7 809,0 126, , , , , , ,2 956, , , , ,3 829,2 326,3 77, , , , , ,9 748,9 211, , , , , , ,8 93, , , , , ,0 974,8 89, , , , , , ,7 1288, ,2 1798,6 2933,4 1870,2 1809,0 1002,6 133,6 5541,8 3241,7 2838,1 2193,3 1551,9 1048,4 308,8

75 Dziękuję za uwagę Thank you very much for your attention Dr hab Barbara Kołwzan Zakład Biologii i Ekologii Instytut Inżynierii i Ochrony Środowiska Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska 75