Rozpoznanie stanu środowiska na terenie zdegradowanym podejście zintegrowane

Transkrypt

1 Rozpoznanie stanu środowiska na terenie zdegradowanym podejście zintegrowane mgr inż. Mariusz Kalisz Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych Katowice Warsztaty Przekształcanie terenów zdegradowanych w Europie narzędzia zarządzania Katowice, 28 maja 2014r

2 Projekt Timbre 1. Zintegrowane podejście do rozpoznania terenu zdegradowanego 2. Obiekt testowy w Szprotawie 3. Zastosowane techniki rozpoznania środowiska 4. Wyniki badań 5. Wnioski

3 2. Projekt timbre zintegrowane podejście do rozpoznania terenu zdegradowanego 3

4 Timbre WP4 -Strategie i technologie charakterystyki i remedacji megaobiektów Wypracowanie dobrej praktyki i uniwersalnego podejścia: Wykorzystanie i testowanie nowych strategii efektywnego rozpoznania terenu, monitoringu stanu zanieczyszczenia w gruncie w oparciu o nowoczesne techniki pomiarowe Elastyczne i krokowe podejście: rozpoznanie wstępne oraz badania szczegółowe n.p. wyznaczenie strefy źródłowej w oparciu o innowacyjne techniki screeningowe, szczegółowe rozpoznanie wskazanych stref poprzez zaawansowane techniki o wysokiej rozdzielczości Modele koncepcyjne i numeryczne transportu zanieczyszczeń n.p. zrozumienie warunków hydrogeologicznych w strefie źródłowej oraz potencjalnego ryzyka 4

5 Timbre -Strategie i technologie charakterystyki i remedacji megaobiektów Aspekty praktyczne dla konkretnych przypadków, testowane w terenie Rozpoznanie stanu środowiska w celu określenia potencjału naturalnej regeneracji i wymagań środowiskowych Wyznaczenie kluczowych parametrów zanieczyszczających, możliwych do porównania różnych metod rozpoznania (identyfikacja związków lub substancji chemicznych których obecność w środowisku świadczy o zanieczyszczeniu antropogenicznym) Wskazanie wariantowych opcji zagospodarowania terenu wg kryterium (lub konieczności) przeprowadzenia remediacji; uwzględnienie głównych aspektów ekologicznych i ekonomicznych (czas-kosztyzrównoważenie, koszty - efekty ) Perspektywa inwestora/ właściciela terenu: opcje dopasowane do potrzeb i możliwości. Wybór technologii oczyszczania; rekomendowane rozwiązania 5

6 Obiekty testowe projektu TIMBRE Obiekty testowe Była baza wojskowa wraz ze składowaniem paliw, 200 ha 6

7 3. Obiekt testowy w Szprotawie 7

8 Lokalizacja

9 Rys historyczny Lotnisko powstało na początku lat 30. XX wieku (Fliegerhorst Sprottau) na miejscu dawnego poligonu artyleryjskiego i obozu jenieckiego. Pierwotnie lotnisko szybowcowe, przed wybuchem II wojny światowej przekształcone w wojskową bazę lotniczą. okres II wojny światowej - baza lotnicza Luftwaffe Po wojnie lotnisko przejęte przez Armię Czerwoną, teren bazy znacznie powiększony i rozbudowany (garaże lotnicze, nowe magazyny balistyczne i obiekt specjalny z bunkrem atomowym przystosowanym do składowania i użytkowania lotniczej broni atomowej, zaplecze socjalne) Wraz z wycofaniem się wojsk radzieckich z Polski w 1992, lotnisko przekształcono w obiekt cywilny, tj. osiedle mieszkaniowe i strefę przemysłową. Od tego czasu, lotnisko jest nieczynne. 9

10 Była baza JAR główne obiekty Różnorodność źródeł zanieczyszczeń: Baza paliw, punkty przeładunku i składy paliw, baza samochodowa warsztaty, płyta rozgrzewania samolotów, rurociągi Główne zanieczyszczenie: związki ropopochodne (nafta lotnicza). 10

11 Główna baza paliw i strefa tankowania samolotów Stacja przeładunku paliw PAS STARTOWY Hangary i zaplecze magazynowe

12 Budowa hydrogeologiczna, hydrografia Wododział pomiędzy rzekami: Bobremi jego prawobrzeżnym dopływem - Szprotawą. Trzeciorzęd: piaski i żwiry, oddzielone od utworów czwartorzędowych ok. 10 metrową warstwą iłów. Czwartorzęd: 5-10m warstwa piasków i żwirów (k= 1, m/s do m/s), swobodne zwierciadło wód podziemnych na głębokości 0,25-7,4 m ppt).

13 4. Zastosowane techniki i przyjęta procedura rozpoznania środowiska 13

14 Krokowa procedura rozpoznania 1. Wstępne badania gruntów, wód podziemnych i powierzchniowych w historycznych strefach źródłowych zanieczyszczeń i ich sąsiedztwie, celem określeniu zasięgu przestrzennego i zaplanowania zakresu prowadzonych w dalszej części prac rozpoznawczych. 2. W oparciu o wstępne wyniki, w dalszej części badań wykorzystano następujące metody: screeningowe rozpoznanie z wyznaczeniem zasięgu stref źródłowych oraz stref migracji zanieczyszczeń: analiza powietrza glebowego (soil air), fitoscreening (metoda dendrochemiczna), ukierunkowane badania oparte o techniki sondowania metodą Direct-Push z wykorzystaniem próbnika typu Membrane Interface Probe (MIP) oraz próbnika laserowej fluorescencji Laser Induced Fluorescence (LIF) umożliwiające opracowanie trójwymiarowego modelu i oszacowanie na tej podstawie masy zanieczyszczenia w gruncie, badania referencyjne gruntów i wód podziemnych w wybranych lokalizacjach, w tym instalacja piezometrów kontrolnych. Badania wykonano w 220 punktach pomiarowych 14

15 Krok 1. Prescreening: płytkie próbkowania powietrza glebowego Zastosowanie: pośrednia metoda oceny zanieczyszczenia terenu, poprzez analizę jakościową składu powietrza glebowego pobranego w płytkiej strefie (badanie na terenie byłej bazy JAR w Szprotawiesonda na głębokości 0,6m ppt). Część robocza: próbnik połączony z pompą podciśnieniową, analizatory gazów (O 2, CO 2, CH 4, H 2 S), detektor PID

16 Krok 1. Prescreening: Analiza dendrochemiczna (fitoscreening) Fitoscreening: Badanie płytkich rdzeni wybranych gatunków drzew, celem określenia bieżącego stanu zanieczyszczenia środowiska gruntowowodnego. Skuteczność metody: detekcja zanieczyszczeń zalegających do głębokości 8-12m ppt. Zasada działania metody: Detekcja określonych związków lub znaczników zanieczyszczeń takich jak Cl (pochodzący od chlorowanych węglowodorów), lub P, Cl i S (z węglowodorów w paliwie). Zakres oznaczeń: Węglowodory chlorowane (PCE, TCE, 1,2- CDE itp.) BTEX Metale ciężkie (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn...) Arsen

17 Krok 1. Prescreening: Analiza dendrochemiczna (fitoscreening)

18 Krok 2. Szczegółowe rozpoznanie: Membrane Interface Probe (MIP) Sondowania MIP Detekcja zanieczyszczeń w postaci lotnych związków organicznych, oraz półilościowej oceny ich stężenia (PID). Część robocza: sonda penetrometryczna wyposażona w membranowy detektor PID. W czasie pracy stożek sondy podgrzany do temp. 100 C powoduje parowanie zanieczyszczeń organicznych zawartych w glebie. by: Geoprobe.com Detekcja: Mobilny chromatograf gazowy, oraz aparatura do rejestracji w czasie rzeczywistym wybranych parametrów litologicznych, zwierciadła wód podziemnych itp.

19 Krok 2. Szczegółowe rozpoznanie: Fluorescencja wzbudzona laserem (LIF) Zasada działania: metoda spektrofotometryczna wykorzystująca fluorescencję węglowodorów, zachodzącą podczas wzbudzenia światłem o zadanej długości fali. Wzbudzone promieniowanie wykrywane przez fotopowielacz za pomocą światłowodu trafia do jednostki pomiarowej sprzężonej z komputerem. Część robocza: sonda penetrometryczna wyposażona w fotoogniwo, światłowód. Zastosowanie: stwierdzenie obecności, półilościowa/ilościowa ocena zanieczyszczeń organicznych, inwentaryzacja strefy zanieczyszczonej w profilu (strefa wzniosu kapilarnego)

20 Krok 3. Analizy referencyjne: badania gleby i wód podziemnych Pobór próbek gleby Analiza chemiczna zawartości BTEX, benzyn (C 6 -C 12 ), TOC. Piezometry zainstalowane w wybranych punktach Kontrola stanu wód podziemnych - Zawartość BTEX, benzyny (C 6 -C 12 ), TOC - Parametry fizykochemiczne: ph, ORP, DO, EC, T - obecność wolnej fazy paliwowej - Poziom zwierciadła wód podziemnych 20

21 5. Wyniki prowadzonych badań 21

22 Zlokalizowane źródła zanieczyszczeń A A tereny czyste B/C B teren na którym stwierdzono zanieczyszczenie A B B C teren silnie zanieczyszczony potencjalne źródła zanieczyszczeń A B C Zanieczyszczenie: związki ropopochodne (nafta lotnicza). Nie stwierdzono zanieczyszczenia węglowodorami chlorowanymi ani metalami ciężkimi 22

23 Wyniki badań metodami prescreeningowymi (krok 1) BTEX, próbki rdzeniowe, osika Soil gas (PID)

24 Wyniki badań metodami prescreeningowymi (krok 1) Soil gas O 2 Soil gas CO 2

25 Badania szczegółowe w wybranych punktach metodami direct Push -MIP, LIF (krok 2) 25

26 Badania gleby i wód podziemnych (krok 3) Zawartość benzyn w glebie mg/kg s.m Benzyna Grupa C (0-2m) gl-1 gl-2 gl-3 gl-4 gl-5 gl-6 gl-7 MIP8 P2 32q Oznaczenie miejsca poboru Zawartość związków grupy BTEX w glebie mg/kg s.m gl-1 gl-2 gl-3 gl-4 gl-5 gl-6 gl-7 Oznaczenie miejsca poboru Ksylen (suma izomerów) Etylobenzen Toluen Benzen Grupa B Grupa C (0-2m) 26

27 6. Wnioski 27

28 Wnioski Fitoscreening (TCS) oraz soil gas są relatywnie tanimi metodami prescreeningowymi, rekomendowanymi do zastosowania we wstępnej fazie rozpoznania. TCS identyfikacja szerokiej gamy zanieczyszczeń Technika soil gas pozwala na rejestrację wielu parametrów, umożliwiających zidentyfikować zanieczyszczenia ropopochodne (PID) jak i zachodzące samoczynnie procesy oczyszczania. Rejestrowane stężenia O 2, CO 2, CH 4 czy H 2 S informacja o wieku zanieczyszczenia oraz o stadium zaawansowania naturalnych procesów bioremediacji Wyniki soil gaszostały potwierdzone przez badania fitoscreeningowe, przede wszystkim w zakresie identyfikacji głównych ognisk zanieczyszczeń, oraz tła. Obie metody pozwoliły na uzyskanie zbliżonego obrazu rozkładu zanieczyszczeń, jednakże informacja o zanieczyszczeniach rozproszonych nie wszędzie była możliwa do zweryfikowania, z uwagi na brak drzew w tych lokalizacjach. 28

29 Wnioski -cd Metody MIP i LIF dają informację wysokiej rozdzielczości odniesioną do profilu gruntu. Mogą być użyte do zaawansowanego screeningu jak i szczegółowych badań źródeł zanieczyszczeń. Uzyskane zbiory danych uzupełnione o dane pozyskane z profilowań LIF, pozwalają na jakościową i ilościową ocenę zanieczyszczenia związkami ropopochodnymi, zarówno w str. aeracji jak i saturacji. Pomiary te skalibrowane w oparciu o skojarzone badania pobranych próbek gleby, pozwalają na dokładniejszy opis zanieczyszczenia w sposób ilościowy. Na podstawie uzyskanych danych MIP i LIF oszacowano objętość i rozmieszczenie zanieczyszczenia w glebie. Badania wód podziemnych i gleby nie są tak efektywne jak pozostałe zastosowane metody, jednakże są kluczowymi analizami ilościowymi, odnoszącymi się bezpośrednio do określonych prawnie klas czystości, lub standardów jakości decydujących o podejmowanych działaniach remediacyjnych 29

30 Porównanie wyników badań (krok 1 vs. krok 3) BTEX gleba BTEX próbki rdzeniowe - wierzba 30

31 Opcje dopasowane do potrzeb i możliwości - scenariusze remediacji terenu - Rozpoznanie wykazało ograniczenia zagospodarowania terenu związane z zanieczyszczeniem gruntów (klasa B, w niektórych strefach klasa C) Wskazania wariantowych opcji zagospodarowania terenu i ewentualnej remediacji znacząco zanieczyszczonych fragmentów bazy paliw z ogniskami zanieczyszczenia resztkowego wód podziemnych Rozważane zastosowanie technologii in-situ opartych o rozwiązania ISCO, bioventing lub soil vapour extraction W charakterze wspomagajacym możliwa fitoremediacja i/lub bioremediacja które mogą być w tym względzie efektywnym długookresowym rozwiązaniem dla dalszej poprawy jakości gleb Określenie możliwości samooczyszczania środowiska 31

32 Dziękuję za uwagę Mariusz Kalisz Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych ul Kossutha Katowice mkalisz@ietu.katowice.pl