A KÖZÚTI KÖZLEKEDÉS HATÁSA A FELSZÍNI CSAPADÉKVÍZ-LEFOLYÁS SZÉNHIDROGÉN SZENNYEZETTSÉGÉRE Dr. Buzás Kálmán BME VÍZI KÖZMŰ ÉS KÖRNYEZETMÉRNÖKI TANSZÉK

Tervezési cél Számítási eljárás, amely az úttervezés egyik műszaki alapparamétere, a forgalom, és a vízminőségvédelem szabályozási paraméterei, a TPH koncentráció és/vagy TPH terhelés között a hatótényezők előfordulásának valószínűségi jellegét figyelembe vevő kapcsolatra épül.

A kiindulási helyzet 1 A tervezési alapelvek hiánya MI: - a mértékadó forgalmi helyzet - a mértékadó csapadék - mi a mértékadó koncentráció A környezetvédelmi szabályozás hiánya - csak TPH-ra - emissziós határérték=állandó kibocsátó - Aluldefiniált - Ellenőrizhetetlen, tehát hatástalan - A megoldások ellenőrzésénél keveredik a havaria és normál üzem emissziói elleni védelem

A kiindulási helyzet 2 Hihetetlen: minden lehetséges módon elhibázott megoldás ! Az „Eredmény” Sok százmillió Ft kiadás Vs. Nulla vízvédelem

Háttér Szabályozási hiányosságok Városi diffúz szennyezés Közúti közlekedés eredetű szennyezés Parkolók Belterületi utak Autópályák Szabályozási hiányosságok A szennyezők széles köre TPH, PAH, nehézfémek

A szennyezők felhalmozódási és lemosódási folyamata Mintavétel Forgalom Száraz kiülepedés Forgalom Csapadék Lemosódás Terhelés BEFOGADÓ Felhalmozódás

A lemosódás folyamata Légköri emisszió Szennyezett permet Szennyezett lefolyás

A lemosódás folyamata Szél Permet Lefolyás Nagyobb léptékű kiszóródás

Monitoring program

M0-Annahegy M7-Martonvásár Mérési helyszínek

Monitoring program elemei Vízhozam arányos sorozatminták csapadék-lefolyásokból Surrantóba telepített passzív mintázóval Vizsgált anyagok és jellemzők pH, fajlagos vezetőképesség Ö. lebegőanyag, KOIk, TPH, PAH-ok Al, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn (összes és oldott) Egyéb adatok Meteorológiai állomás telepítése (csapadék magasság és intenzitás) Órai forgalom idősor (ÁAK ZRT) Dinamikus modellel számított lefolyás (SWMM)

Mintavevő berendezés szerkezete és elhelyezése Surrantó elem Műanyag lap (U alakban beszorítva) Terelőélek Mintavételi nyílás Sorba kötött mintatároló flakonok Elvezető cső

A lebegőanyag, TPH és PAH változása a lefolyás során „first-flush” esemény átlagkoncentráció Ö.lebegőanyag Egyedi mérési eredmények Azonos sorszámú minták átlaga Illesztett trend TPH C5-C40 Összes PAH

Az esemény átlagkoncentráció (CE) A palackok feltöltési idejét (t) ismerve adott az egy lefolyási eseményhez (egy árhullámhoz) tartozó minták számát: N = T/t (ahol T az árhullám időtartama. Az árhullámot N db. szakaszra bontva meghatározható időközönként a lefolyt víztömeget (Mi).

Városi utak és parkolók felúszó és/vagy emulgeált olaj

„olaj a vízben” emulzió Az autópálya lefolyásokban található TPH NEM alkot „olaj a vízben” típusú emulziót

TPH az autópálya lefolyásban Nagyítás: 400 x pelyhes szerkezetű agglomerátum 5 mm A szilárdanyag tartalom mintegy 10%-a kolloidális, 60-95%-a kvázi-kolloidális méretű. Olajcseppek a szilárd (gumiabroncs és aszfalt morzsalék-szemcsék, valamint a PAH-ok aeroszol részecskék) felületére tapadnak. Pelyhes agglomerátum → eltávolíthatóság!

C28 Az útpálya szénhidrogén szennyezőjének tipikus gázkromatogramja C28 - kenőolaj

A folyamatos közlekedésre szolgáló útpályákról, balesetmentes forgalom során lefolyó csapadékvízben a TPH néhány mikron méretű részecskék közé zárva, 10-100 μm méretű agglomerátumokban helyezkedik el, nem alkot „olaj a vízben” típusú emulziót. Az olaj ilyen elhelyezkedése két lényeges következménnyel jár: A burkolathoz tapadó agglomerátumok leválasztására a csapadékból származó energia kevés, ahhoz a mozgó járművek kerekei és a burkolat között kialakuló nagy áramlási sebességű víz energiája szükséges. A TPH szennyezettség meghatározó tényezője a csapadék idején zajló forgalom mértéke. A lefolyás alifás szénhidrogén tartalmának eltávolítására az oleofil adszorbensek alkalmazása és a koaleszcencia elvén alapuló berendezések csak alacsony hatásfokkal képesek.

A lefolyások PAH profilja

A lefolyásban előforduló PAH-ok forrásainak meghatározása

A lefolyások PAH tartalmának forrásvizsgálatával, a különböző molekulasúlyú PAH-féleségek előfordulási arányainak meghatározásával kimutatható volt, hogy a PAH meghatározó hányada égési folyamatból keletkezik, és a gépjárművek kipufogó gázainak korom tartalmához köthető. Az egyéb PAH források (légköri kihullás, gumiköpeny és aszfalt morzsalék, illetve a kiszóródó kenőolajok) szerepe elhanyagolható.

TPH és PAH eltávolítás homokszűrővel #1 kifolyó (-5cm) #2 kifolyó (-10cm) #3 kifolyó (-20cm) #4 kifolyó (-30cm) töltet felszíne (0cm) 35 cm térkőhomok leeresztő csap

A közlekedési eredetű, felszíni és felszín alatti vizek szennyezés elleni védelmére a gyakorlatban hatékonyan alkalmazhatók a szikkasztó, szűrő tározók. Előülepítéssel kombinált homokszűrővel a TPH és PAH 90% fölötti eltávolítása érhető el. A visszatartás a tározófenéken kialakított szűrőréteg felső 2-5 cm vastag rétegében végbemegy. A rétegcsere gyakoriságát a kolmatálódás sebessége határozza meg. A oleofil tulajdonságú perlit töltet TPH leválasztó hatásában alapvetően nem az oleofil tulajdonság, hanem csak a szemcsés közeg szűrőhatása jelentkezik. Az önállóan alkalmazott ülepítés TPH leválasztása - mivel az elsősorban a finomabb, kvázi kolloidális méretű szemcsékben dúsul fel - kisebb a lebegőanyagénál.

felszín alatti szivárogtató árok, talajszűrés szikkasztó árok wetland

szikkasztó tározó kierjesztett, előtározós, állandó vízborítású tározó

TPH konc., anyagáram eloszlás Lemosódás folyamata Mintavétel Forgalom Száraz kiülepedés Forgalom Csapadék Lemosódás Terhelés BEFOGADÓ Felhalmozódás Csapadék eloszlás Forgalom eloszlás TPH konc., anyagáram eloszlás Egyszerűsítés → tervezési paraméterek

Az esemény átlagkoncentráció (TPHE) meghatározása a csapadék magasságának és a csapadék idején zajló forgalomnak a függvényében 95%-os konfidencia szinten szignifikáns TPHE = 4.43 * J – 0.343 * H, (mg/l ) ahol: J – a forgalom (1000 ej/h) mértéke a csapadék idején, és H – a lefolyást kiváltó csapadék magassága, (mm).

2 mm vízborítás, 30 m/s kerületi sebesség, 108 km/h haladási sebesség VÍZFELSZÍNEN ÚTBURKOLAT FELSZÍNÉN 2 mm vízborítás, 30 m/s kerületi sebesség, 108 km/h haladási sebesség

átlagos csapadékosságú év. Számítási eljárás a forgalom eloszlási paramétereitől függő esemény átlagkoncentráció és a fajlagos TPH terhelés éves eloszlása, átlagos csapadékosságú év. Az eljárás alapja: kétváltozós lineáris regressziós egyenlet. TPHE = 4.43 * J – 0.343 * H, (mg/l ) ahol: J – a forgalom (1000 ej/h) mértéke a csapadék idején, és H – a lefolyást kiváltó csapadék magassága, (mm).

Feltételek: - Az autópálya szakasz éves forgalma, jó közelítéssel normális eloszlású, míg az átlagos csapadékosságú év csapadékainak magassága exponenciális eloszlású, és a két eloszlás nem független egymástól. Ezekkel a feltételekkel az F(TPHE) értékei a lehetséges hazai forgalomintenzitási tarto-mányokra kiterjeszthetővé váltak.

A TPHE várható, és 95%-os tartósságú koncentráció értékei. A fajlagos TPH terhelések.

A TPHE 50, 90 és 95%-os tartósságú értékéi a forgalom várható értékének függvényében

A fajlagos, éves TPH emisszió átlagos és 95%-os tartósságú értékei L, gTPH/ha,év 1 2 3 4 átlag 0.75/0.95 0.67/0.95 0.50/0.95 0.25/0.95

A vízminőség védelmi célú tározó térfogata az a térfogat, amely valamennyi, adott TPHE határértéket meghaladó koncentrációjú lefolyás befogadásához elegendő. A tervezési nomogramok a TPH = 2, 3, 5 és 10 mg/l-es (feltételezett) szabályozási határértékek 95%-os biztonsággal történő betartásához szükséges fajlagos tározótérfogatok meghatározására a forgalom eloszlási paramétereinek függvényében.

Fajlagos tározótérfogat a szabályozási határérték 95%-os valószínűségű betartásához

Az eredmények lehetővé teszik, hogy: a tervező, a tervezési forgalom ismeretében meghatározza a várható emissziót és ennek ismeretében a hatóság az engedélyezési eljárás során mérlegelje a várható környezeti hatást.