Diagnoza stanu zanieczyszczenia środowiska na terenie byłej bazy JAR w Szprotawie Mariusz Kalisz, Janusz Krupanek Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych Katowice Konferencja Zagospodarowanie terenu dawnej bazy powojskowej, szansą rozwoju Szprotawy Szprotawa - Wiechlice, 12 VI 2014r
Projekt Timbre 1. Timbre- zintegrowane podejście do rozpoznania terenu zdegradowanego 2. Obiekt testowy w Szprotawie 3. Zastosowane techniki rozpoznania środowiska 4. Wyniki badań 5. Wnioski
2. Projekt timbre zintegrowane podejście do rozpoznania terenu zdegradowanego 3
Timbre -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 Perspektywa inwestora/ właściciela terenu: opcje dopasowane do potrzeb i możliwości. Wybór technologii oczyszczania; rekomendowane rozwiązania 4
Obiekty testowe projektu TIMBRE Obiekty testowe Była baza wojskowa wraz ze składowaniem paliw, 200 ha 5
3. Była baza JAR w Szprotawie 6
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). 7
Główna baza paliw i strefa tankowania samolotów Stacja przeładunku paliw PAS STARTOWY Hangary i zaplecze magazynowe
Budowa hydrogeologiczna, hydrografia Wododziałpomiędzy 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= 1,1 10-6 m/s do 2 10-4 m/s), swobodne zwierciadło wód podziemnych na głębokości 0,25-7,4 m ppt).
4. Zastosowane techniki i przyjęta procedura rozpoznania środowiska 10
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: screeningowerozpoznanie z wyznaczeniem zasięgu stref źródłowych oraz stref migracji zanieczyszczeń: analiza powietrza glebowego (soil air), fitoscreening (metoda dendrochemiczna), ukierunkowane badania oparte o techniki sondowania metodądirect-push z wykorzystaniem próbnika typu MembraneInterfaceProbe (MIP) oraz próbnika laserowej fluorescencji Laser InducedFluorescence (LIF) umożliwiające opracowanie trójwymiarowego modelu i oszacowanie na tej podst. masy zanieczyszczenia w gruncie, badania referencyjne gruntów i wód podziemnych w wybranych lokalizacjach, w tym instalacja piezometrów kontrolnych. Badania wykonano w 220 punktach pomiarowych 11
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). Częśćrobocza: próbnik połączony z pompą podciśnieniową, analizatory gazów (O 2, CO 2, CH 4, H 2 S), detektor PID
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
Krok 1. Prescreening: Analiza dendrochemiczna(fitoscreening)
Krok 2. Szczegółowe rozpoznanie: Membrane Interface Probe(MIP) Sondowania MIP Detekcja zanieczyszczeń w postaci lotnych związków organicznych, oraz półilościowej oceny ich stężenia (PID). Częśćrobocza: 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.
Krok 3. 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. Częśćrobocza: sonda penetrometryczna wyposażona w fotoogniwo, światłowód. Zastosowanie: stwierdzenie obecności, półilościowa/ilościowa ocena zanieczyszczeń organicznych, inwentaryzacja strefy zanieczyszczonej w profilu (strefa wzniosu kapilarnego)
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 17
5. Wyniki badań 18
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 19
Wyniki badań metodami prescreeningowymi BTEX, próbki rdzeniowe, osika Soil gas (PID)
Wyniki badań metodami prescreeningowymi Soilgas O 2 SoilgasCO 2
Badania szczegółowe w wybranych punktach metodami direct Push - MIP, LIF 22
Model 3D rozmieszczenia masy zanieczyszczenia baza paliwowa 23
Badania wód podziemnych zawartość benzyn i BTEX Stężenie benzyn w wodach podziemnych mg/dm3 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 P1 P2 P4 P11 P13 P13/1 P 13/2 P14 P15 P17 P19 numer otworu badawczego Stężenie BTEX w wodach podziemnych benzyna IV klasa P21 P25 P27 P30 P32 P 32a mg/dm3 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 P1 P2 P4 P11 0 P13 P13/1 P 13/2 P14 P15 P17 P19 P21 numer otworu badawczego ksylen (suma izomerów) etylobenzen toluen benzen IV klasa P25 P27 P30 P32 P 32a
Badania gleby odniesienie do standardów jakości - Zawartość benzyn w glebie mg/kg s.m. 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 Benzyna Grupa C (0-2m) zanieczyszczenie gleby w strefie wahania poziomu wód gruntowych (średnio do 50 cm) 2 000 0 gl-1 gl-2 gl-3 gl-4 gl-5 gl-6 gl-7 MIP8 P2 32q Zawartość związków grupy BTEX w glebie Oznaczenie miejsca poboru 250 mg/kg s.m. 200 150 100 50 0 Ksylen (suma izomerów) Etylobenzen Toluen Benzen Grupa B Grupa C (0-2m) gl-1 gl-2 gl-3 gl-4 gl-5 gl-6 gl-7 Oznaczenie miejsca poboru 25
6. Wnioski 26
Wnioski Fitoscreening(TCS) oraz soilgas są relatywnie tanimi metodami prescreeningowymi, rekomendowanymi do zastosowania we wstępnej fazie rozpoznania. TCS identyfikacja szerokiej gamy zanieczyszczeń Technika soilgas 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 Metody MIP i LIF pozwoliły ąinformacjęwysokiej rozdzielczości oraz skalibrowane w oparciu o skojarzone badania próbek gleby, pozwalają na dokładniejszy opis zanieczyszczenia w sposób ilościowy. Na podstawie uzyskanych danych MIP i LIF oszacowano objętośći rozmieszczenie zanieczyszczenia w glebie. 27
Porównanie wyników badań BTEX gleba BTEX próbki rdzeniowe - wierzba 28
Wnioski -cd 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
Wnioski -cd Gleba - w strefie ognisk zanieczyszczeń (była stacja paliw, pas rozgrzewania silników) stężenia benzyn 9-11 g/kg s.m., BTEX w granicach 70-240 mg/kg s.m., Gleba - poza ogniskami zanieczyszczeń stężenia benzyn 11-23 mg/kg s.m. BTEX w granicach 2-2,3 mg/kg s.m. Standardy jakości: Benzyny: klasa C: 50 mg/kg, klasa B: 5mg/kg BTEX: klasa C: 10 mg/kg, klasa B: 1mg/kg W strefie ognisk w wodach podziemnych BTEX 1200-2600 g/l., poza terenami występowania źródeł zanieczyszczenia BTEX rejestrowano na poziomie 0,1-95 mg/l 30
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
Dziękuję za uwagę Mariusz Kalisz Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych ul Kossutha 6 40-844 Katowice mkalisz@ietu.katowice.pl