Környezeti Kárelhárítás Építő B.Sc. - BMEEOVKASH2 Környezeti kárelhárítás rendkívüli szennyezések esetén – Tiszai cianid katasztrófa esettanulmány Előadó: Jolánkai Zsolt Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Tiszai cianid katasztrófa tényszerűen Nagybányai meddő-zagy tározó gátja átszakadt 2000 január 30.-án 22:00 órakor A meddőből ciános kioldással nyertek ki aranyat és ezüstöt (elavult technológia) Kárelhárítási terv hiányában nem is tettek intézkedéseket a lokalizálásra A szennyezőanyag útja:Lápos folyó  Szamosba  Tisza  Duna Fekete tenger A kiömlő cianid ion mennyisége 100-200 t volt (100,000 m3 cianidos zagy) Cianidon kívül nehézfémek is nagy mennyiségben kerültek a befogadóba. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Mért maximális cianid ion koncentrációk

Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt Vízminőségi mérések Az érintett KÖFÉK óránként-kétóránként vettek mintát a víztestből Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Környezeti Kárelhárítás - 2 EA - Jolánkai Zsolt Cianid (CN): B(fk) = 2 mg/kg; B(fav) = 50 μg/l; összes cianid: B(fk)=20 mg/kg, B(fav)= 100 μg/l, Felszíni vizekre: 0.05 mg/l, K1 listás szennyező A cianidok olyan vegyületek, melyekben a szén- és nitrogénatom között hármas kötést tartalmazó C≡N cianocsoport található. Cianidoknak általában a CN− anion sóit nevezzük. Források Bányameddők, különösen az aranybányákban, galvanizálás, bőripar, szerves cianidokat műszálak, műanyagokhoz. Olajfinomítás hulladékvizei. Gáziszapok (Óbudai-gázgyár) Jellemzők Vegyületei: Hidrogén-cianid (HCN) Nátrium-cianid (NaCN) Kálium-cianid (KCN) Bárium-cianid (Ba(CN)2) Calcium-cianid (Ca(CN)2) Szerves cianidok (nitrilek) Hatások Enzim blokkoló idegméreg. Halált okozhat. Az alkáli- cianidok és az alkáli földfém-cianidok különösen mérgezőek. Környezeti Kárelhárítás - 2 EA - Jolánkai Zsolt

A cianid egészségügyi és ökológiai hatásai CN egészségügyi határérték 0.1 mg/l A halak lényegesen érzékenyebbek a ciánszennyezésre, mint az ember. Már 0,005mg/l cianid esetén a halak ívása már leáll. Az érzékeny fajok közül több, már 0,03mg/l cián hatására (ha az tartósan megmarad) elpusztul. Tömeges halpusztulást 0,2mg/l cián okoz, ezt már a legellenállóbbak sem bírják. Mikrobiális szervezetek jelentős arányú pusztulást szenvedtek

A cianid egészségügyi és ökológiai hatásai A víztér planktonikus élőlényeinek pusztulási aránya az érintett folyó szakaszokon (László F. 2000, Teszárné Nagy M. et al. 2000): a Szamoson 100%, a Tisza Lónya - Dombrád szakaszán 40-90%, a Balsa - Tiszakeszi szakaszon 30-40%, a Tiszafüred - Tiszaug szakaszon 70-80%, a Csongrád - Tiszasziget (országhatár) szakaszon pedig 90-100% volt. Gyorsan regenerálódott az állomány

Néhány akut toxikológiai következmény a gerinces faunában (halak) Az összes becsült halelhullás 1241 tonna. Ebből 33,8 % ragadozó hal, 13,5 % ponty, 8,1 % kecsege és 44,6 % növényevő és egyéb hal. A Szamos és a Tisza medrében elpusztult 1241 t haszonhal becsült értéke 874 millió forint.

Gerinctelenek - tiszavirágzás 2000

Kárelhárítási megoldások Laboratóriumi körülmények között vas-szulfát adagolásával lehet semlegesíteni a cianid mérgező hatását: Fe(II)SO4 + 2CN- Fe(II)(CN)2 + SO42- Fe(II)(CN)2 + 4CN-  [Fe(II)(CN)6]4- Ferro-cianid-ból vas(III) só adagolásával oldhatatlan csapadékot, a berlini-kék keletkezik. Ekkora vízmennyiségnél, alacsony hőmérsékleten kivitelezhetetlen volt az eljárás. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások Egyedüli lehetőség a vízkormányzás volt, mivel az oldott szennyezést vegyi úton érdemben nem lehetett befolyásolni A tiszalöki duzzasztási szintet megemelték az szennyezőhullám előtt Az így felduzzasztott víztérben a beérkező szennyezőanyag koncentrációja lecsökkent a hígulás következtében A beérkezést követően a vízleeresztést felgyorsították A Keleti-főcsatornát is feltöltötték még a szennyezőanyag odaérkezése előtt, majd elzárták a zsilipeket Az ártéri fokokat, holtágakat is lezárták, így vizük nem szennyeződött Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások Kiskörei tározó A Tisza-tó és a Tisza illetve annak hullámtere szolgál tározásra A Kiskörei-tározó tulajdonképpen nem tekinthető tónak a speciális áramlási viszonyok miatt. A Tisza átfolyik a tározón, normális körülmények között öblítő csatornákon keresztül frissíti a tározótér többi részén a vizet. A tározótér az öblítő csatornák lezárásával elszeparálható a Tisza vizétől. a mérgező hullám megérkezése előtt a duzzasztó segítségével megemelték a Tisza-tó vízszintjét 90 cm-rel (50 millió m2 vizet tároltak be). Eleinte napi 10 cm-el, majd napi 25-30 cm-el kellett emelni a vízszintet. majd amikor a szennyező hullám megérkezett, intézkedés történt a felvíz-szint csökkentésére, azaz a korábban betározott víztömeg hígító vízként történő felhasználására. Ez egyben azt is eredményezte, hogy szennyezőanyag nem jutott ki a főmederből. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások - folyt Február 7.-én reggel a cianid koncentráció elérte a 0.2 mg/l-es egészségügyi határértéket, így megkezdték a tározó ürítését higítás céljából. Eleinte 0.5 cm/órával, majd 1 cm/óra volt az ürítés sebessége (24 cm/nap-gyors!). Másnap már 2 cm/órás ütemben történt az ürítés, a szennyezőcsúcs higítása érdekében. Ezeknek az intézkedéseknek több célja volt: a levonuló szennyezőanyagot a lehetőségekhez képest legnagyobb mértékben felhígítani a főmederben, megóvni a mellékágak, holtágak vizét, valamint a hullámteret a szennyeződéstől, biztosítani az egészséges ivóvízellátást ott is, ahol a veszélyeztetett felszíni víz a vízbázis. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások - folyt A kiskörei-tározó vízkormányzási felhasználására később is szükség volt. A Körösökön is árhullám érkezett, ami a Szegediek részére jelentett aggodalmat. A hullámtérre kilépő cianidos víz ott lelassulva és megrekedve plusz veszélyt jelentett volna az élővilágra. Ennek elkerülése érdekében a kiskörei-tározót ismét feltöltötték így csökkentve az árhullám tetőzési vízszintjét. Sikeres beavatkozás volt  a főmederben maradt a Tisza vize Szegednél is. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások – folyt2 Szolnok: Szolnok és környező 6 település a Tisza felszíni vízkészletéből nyeri ivóvizét a még tiszta Tiszából kivett víz felhasználásával jó minőségű ivóvíztartalékot képeztek, a szennyeződés megérkezésekor (Február 8.) megszüntették a vízkivételt, A maximális koncentráció 2.92 mg/l volt és a levonulási idő 30 óra volt. A szolnoki vízmű tisztítási technológiája 3.5 mg/l-es cianid koncentrációig meg tudja tisztítani a vizet ivóvíz minőségűre. Az Operatív Bizottság úgy döntött, hogy 2 mg/l-es koncentráció felett szüneteltetni kell a vízkivételt. Ez alatt az idő alatt a betározott vízkészletből folyt az ellátás a megyeszékhely lakosságát felszólították, hogy három-öt napra előre tartalékoljanak ivóvizet, személyenként legalább három-öt litert, Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások – folyt3 Szolnok -folyt: a Tisza-tó környéki tározókból vizet engednek a folyóba, ezzel egy időben megkezdték a kiskörei tározó vízszintjének lassú emelését (hogy így tovább hígulhasson a szennyezőanyag-koncentráció). A vízkorlátozás mintegy 120 ezer embert érintett Szolnokon és hat környező településen. A vízmű legfontosabb célja az volt, hogy elkerüljék az ivóvízrendszer teljes elzárását, mert ez az intézkedés később súlyos problémákat okozhatott volna: a visszatöltésnél csőtörés, szennyvízbeszivárgás, majd ennek következtében fertőzésveszély lehet a leállás következménye. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Kárelhárítási megoldások – folyt4 Eredményes volt a Keleti-főcsatorna mentesítése is Debrecen ivóvízbázisának védelme érdekében. A Keleti- és a Nyugati-főcsatorna zsilipjeit pénteken éjjel, még idejében lezárták a méreggel szennyezett víz előtt, de ezt megelőzően felduzzasztották a vízszintet (így a főcsatornában maradó víz hosszabb ideig biztosítja Debrecen és más környező települések ivóvízellátását). A haltetemek lehalászása is a kárelhárítás feladatkörébe tartozik, a mérgezett tetemek megsemmisítésével együtt. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Második szennyezés hullám Ólomszennyezések (Borsabánya) 2000. március 10. (+ kisebb, egy héten át tartó szennyezések) kb. 20,000 tonna iszap (ólom, cink, réz) Szintén ülepítő tározó gátja szakadt át a sok csapadék miatt Partikulált szennyezés, kiülepedés a legfontosabb mechanizmus Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Szennyezőanyagok ismertetése Szervetlen mikroszennyezők Nehézfémek Ólom (Pb): B(fk) = 100 mg/kg; B(fav) = 10 μg/l; felszíni vizekre: AA-EQS – 7.2 μg/l; Források Autó és építőipar használta. Akkumulátorokban. Nagyfeszültségű villamos kábelek köpenyeként, csövek és vízvezetékekben, vegyipar, nyomdaipar, festékipar (festékmáz). Jellemzők Talajban erősen lekötött állapotban van. pH 5 felett nem oldható. Bőrön keresztül, belélegezve, vagy táplálékkal vehetjük fel. Hatások Növényekben nem mérgező. Állatokra és emberre toxikus. Sejtméreg, ideg és érrendszert károsítja. Teratogén. Környezeti Kárelhárítás - 2 EA - Jolánkai Zsolt

Szennyezőanyagok ismertetése Szervetlen mikroszennyezők Nehézfémek Réz (Cu): B(fk) = 75 mg/kg; B(fav) = 200 μg/l; felszíni vizekre: oldott réz 10 μg/l Források Ötvözetekhez használják, elektromos ipar, desztillálókhoz használják stb Réztartalmú peszticidek, nyomelem pótló trágyaként, szennyvíziszapokban, takarmány adalékokban Jellemzők Emberre nem mérgező, esszenciális mikroelem az ember számára Hatások Nagy koncentrációban fitotoxikus lehet. 150-400 mg/kg Környezeti Kárelhárítás - 2 EA - Jolánkai Zsolt

Szennyezőanyagok ismertetése Szervetlen mikroszennyezők Nehézfémek kadmium (Cd): B(fk) = 1 mg/kg; B(fav) = 5 μg/l; felszíni vizekre:- K1 listás szennyező Itai-Itai kór: Japánban egy kadmium üzem szennyvizével árasztották el a rizsföldeket. Felhalmozódott a rizsben, majd az emberekben. Vesekárosodást, ízületi bántalmakat, csontkárosodást okozott, mely nagy fájdalommal járt. Források Korrózióvédelem, akkumulátor gyártás, festék adalék, galvanizálás, műanyagok, atomtechnika. Szennyvíziszap, foszfor műtrágyák, növényvédőszerek Jellemzők Ezüstfehér fém. Alacsony forráspont. Egyik legveszélyesebb nehézfém. Növények nagy mennyiségben raktározzák, bekerül a táplálékláncba. Hatások Toxikus, Rákkeltő Környezeti Kárelhárítás - 2 EA - Jolánkai Zsolt

Hogyan mérték, monitorozták a szennyezéseket – a hazai (bio)monitoring A levonulás közben a KÖF a sodorvonalból: Vízkémia (CN-, nehézfémek, ált. vízkém) Fitoplankton Zooplankton Akut víztoxikológia (Daphnia, guppi, csíranövényteszt) A követő mérések során (KÖF-ek, VIZIG-ek, ÁNTSZ Intézetek, egyetemek, NP-k, VITUKI, KGI, stb.) Vizsgálatok: Mint fent Makrozoobenton Halfauna Emlősök, madarak, hüllők, kétéltűek, stb.

Mintavételi program és mérési módszerek Arzén – nehézfém – csuka - nevek 1. üledék mintavételi sorozat (cianidos szennyezés) 2. üledék mintavételi sorozat (nehézfém szennyezés) Halak (Tisza, Tisza-tó és Duna) ICP-MS módszer – teljes elemmennyiség

Nemzetközi ökológiai határértékek összehasonlítása a hazai talajokra (földtani közegre) vonatkozó értékekkel – mg/kg (g/g) egységben, (szárazanyagra)

Eredmények – az üledék állapota 2000-ben (a cianidos csóva levonulása után)

Primer kiülepedési zónák A nehézfémes bányazagy hatása – ólom koncentrációk az üledékben közvetlenül a szennyezés utáni napokban Primer kiülepedési zónák mg/kg

Vertikális gradiensek az üledékben a nehézfém csóva levonulása után (Tiszabecs) Üledék felszín mg/kg 10 cm

A tiszai üledék szennyezettsége – nemzetközi összehasonlításban

Következtetések az üledékben mért eredmények alapján A tiszai üledék „átlagos szennyezettsége” az európai preindusztriális szintet mutatja A nehézfém koncentrációk eloszlása a hossz-szelvény mentén erősen inhomogén – kiülepedési zónák A nehézfémek biológiai hozzáférhetőségét szabályozó hely-specifikus mechanizmusok jórészt ismeretlenek Az eutrofizáció, savasodás, lokális szennyvíz bevezetések hatásai a fémek kioldódási folyamatait (release) elősegít(het)ik

A csuka izomszövet kadmium tartalma 2000-ben Tisza-tó felett Tisza-tó alatt

Izomszöveti kadmium koncentráció a tiszai csukákban A hullámtér és a folyómeder szélessége a Tisza hazai szakaszán

A csuka izomszövet réz tartalma

Izomszöveti arzénkoncentrációk a tiszai csukákban Tisza-tó Megemelkedett As koncentrációk Biomonitoring

Következtetések a csukák izomszövetében mért nehézfém koncentrációk alapján A szöveti koncentrációk alapján nem-paraméteres statisztikai módszerekkel a tiszai csukák különálló csoportokra oszthatók A hossz-szelvény mentén mért szöveti koncentráció különbségek határozott eltéréseket jeleznek a biológiai hozzáférhetőségben (pl. As, Cd, Pb) A toxikus nehézfém komponensek esetében a „választóvonal” a Tisza-tó A tiszai „ragadozó halak” korlátozások nélkül fogyaszthatóak a hazai előírások alapján*

Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt Mit tehet a mérnök? Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt A kárenyhítés, -megelőzés céljából modellt épít, amellyel pontosan előrejelezhető a levonulás Ennek segítségével tovább fejleszthető a vízkárelhárítási terv. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Hosszirányú diszperzió– balesetszerű szennyezések leírására távolság Diszperzió advekció lebomlás tömeg felület sebesség idő

Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

Szimulációs kísérlet a Duna Vízgyűjtő Vész-modellel (ICPDR) (Ami csúfosan megbukott – újrakalibráció hiánya?)