Emisszió források 15. ML osztály részére 2017.

Az előadások a következő témára: "Emisszió források 15. ML osztály részére 2017."— Előadás másolata:

1 Emisszió források 15. ML osztály részére 2017.
Talaj …

2 Tartalom Ismertesse a talajt szennyező anyagokat, származásukat!
Kulcsszavak, fogalmak: A talaj fizikai jellemzői (szemcseösszetétel, mechanikai tulajdonságok, szerkezet) A talaj kémiai jellemzői (szín, kémhatás, mésztartalom, savanyúság stb.) A talaj biológiai jellemzői (szerves anyag tartalom, termőképesség, talajlakó élőlények) Talajszennyezés szerves és szervetlen anyagokkal (ipar, mezőgazdaság, közlekedés) Talajtisztítás (in situ, ex situ módszerek) Ismertesse a talajt szennyező anyagokat, származásukat! Ismertesse a talaj fizikai, kémiai és biológiai jellemzőit! Jellemezze a főbb talajszennyező anyagokat! Mutassa be a szennyezett talajok tisztítási lehetőségeit (in situ, ex situ eljárások)!

3 Talajok fizikai jellemzői
Fizikai jellemzők: hézag- vagy pórustérfogat, pórusméret; térfogattömeg, sűrűség, talajlevegő, nedvességtartalom, szemcseméret és szemcse-összetétel, Arany-féle kötöttség, kapilláris vízemelés (öt órás), víznyelő és vízáteresztő képesség, szerkezet. Ezek nem függetlenek, egymással kapcsolatban állnak.

4 Hézag- vagy pórustérfogat
A talajt alkotó szilárd részek között üregek találhatók. Az üregek többnyire összefüggő kapilláris rendszert alkotnak. A pórusrendszer szabálytalan, különböző keresztmetszetű járatokból áll, melyeket részben víz, részben levegő tölti ki. A talajok víz- és levegő-gazdálkodását, szellőzöttségét nagy mértékben befolyásolja az összes pórustér nagysága és a különböző méretű hézagok egymáshoz viszonyított aránya. A talaj pórusainak térfogatát, vagy más kifejezéssel össz- porozitását az összes talaj térfogat arányában szokás megadni. Minél kisebb egy talaj térfogattömege, annál nagyobb a porozitása. Ha pl. a pórustér 50%, akkor az azt jelenti, hogy 1 m3 talajban 0,5 m3 a pórustér.

5 Térfogattömeg, sűrűség
Térfogattömeg: egységnyi térfogatú (1 cm3, 100 cm3, 1 dm3) természetes állapotú, légszáraz talaj mérlegen mért tömege grammokban (g), kilogrammokban (kg) vagy tonnában (t) kifejezve. Ezek az értékek 1..1,62 t/m3 között változnak a talaj fizikai összetételétől függően, (pl. csernozjom 1,30-1,35 t/m3, réti csernozjom 1,35 t/m3, agyagtalajok 1,35-1,40 t/m3). A homok-talajok térfogattömege a legnagyobb: 1,40-1,60 t/m3. A talaj sűrűsége alatt csak a talajt alkotó szilárd anyagok térfogattömegét értjük. Értéke kg/m3 minden talajra vonatkoztatva. Ezt legtöbbször csak közvetetten tudjuk meghatározni: sűrűség

6 Talajlevegő, talajnedvesség
A talajlevegő nem azonos összetételű és hőmérsékletű, mint a vele kapcsolatban lévő felszíni levegő. Hőmérséklete – télen magasabb, nyáron alacsonyabb, mint a felszíni. Hőmérséklet-ingadozása: kisebb, mint a felszínié. Oxigén tartalma alacsonyabb, szén-dioxid tartalma és pára-tartalma magasabb, mint a felszínié. Ezek változása a mélység és az évszak – napszak függvényében. Talajnedvesség: kötött (nem felvehető), kapilláris, gravitációs (gyorsan elfolyik).

7 „Vizes” tulajdonságok
Az Arany-féle kötöttség azt jelenti, hogy 100 g légszáraz talaj hány köbcentiméter vizet vesz fel képlékennyé válásig. Ez összefügg a talaj kolloid (leiszapolható) tartalmával. Kapilláris vízemelés: az a mm-ben kifejezett magasság, amelyre a szöveti állapotban levő (légszáraz, porított) talaj bizonyos idő eltelte után felemeli a vizet. A talaj agyag-tartalmának, a részecskék és pórusok arányának függ-vénye. Nagy agyagtartalom → kisméretű pórusok → a víz magasabbra emelkedik, de egyre lassuló mértékben. Az öt órás vízemelést szokás mérni. Víznyelő és vízáteresztő képesség: a felület átnedvesedése, illetve a víz továbbjutása. A fizikai (pórusok) és kémiai (összetétel) tulajdonságoktól függ.

8 Szemcseméret és szemcseösszetétel 1.
A talajok szemcséi különböző méretűek. Az átlag magában nem jó jellemző, fontos a különböző méretű szemcsék aránya is. Az elemzést rázógépre helyezett szitasorral végzik. A mérettartományok: < 0,002 mm agyag 0,002..0,02 mm iszap (nedvesen) vagy por szárazon) 0,02..0,2 mm finom homok 0,2..2 mm durva homok 2..20 mm finom kavics mm durva kavics > 200 mm kő

9 Szemcseméret és szemcseösszetétel 2.
Az elemzést rázógépre helyezett szitasorral végzik. Ábrázolás Áthullási (eloszlás) diagram az egyes szitákon áthulló (annál kisebb méretű) szemcsék mennyiségét ábrázolja a szemcseméret függvényében; Gyakorisági diagram a két szomszédos szita-lyuk méret közti mennyiségeket ábrázolja a szemcseméret függvényében. eloszlás (áthullás) 100% d gyakoriság %

10 Szemcseméret és összetétel
CLAY = agyag loam = vályog SAND = homok SILT = iszap 12 5 5 5

11 Talajszerkezet 1. A talajszemcsék különböző ragasztóanyagok
agyag-ásványok, humuszanyagok, mész segítségével szemcse-halmazokat alkotnak. A szerkezet elemei: morzsák, szemcsék, diók, hasábok, oszlopok, lemezek.

12 Talajszerkezet 2. Három nagy csoport:
1. Jól kivehető élekkel határolt szerkezeti elemek, ezen belül <5 mm szemcsés v. poliéderes, 5..10 mm diós, 10 mm felett nagy diós a szerkezet. 2. A szerkezeti elemek élei elmosódottak. Elnevezésük <10 mm alatt morzsa (talajmorzsa), 1..10 cm-ig rög és 10 cm felett hant. 3. Lemezszerű (leveles, réteges) szerkezetek. Rossz a levegő-háztartásuk

13 Talajok kémiai jellemzői
Kémiai jellemzők: szín kémhatás, pH vízoldható savasság rejtett savasság = hidrolitos savasság = kicserélődési savasság mész (CaCO3) tartalom adszorpciós kapacitás, telítettség, telítetlenség vízben oldható összes sótartalom szódalúgosság

14 A talajok színe A talajok nem egyszínűek, bennük különböző színű szem-csék vannak. A szín fizikai tulajdonság, de az okozó az összetétel, kémiai. A gyakoribb, színt adó anyagok: fehér – mészkő (vagy más fehér kőzet) sárgás – vörös – vas(III)-vegyületek (oxid, hidroxid) lila – mangán(III)-vegyületek barna-fekete – humusz (jó), – lehetnek nehézfém-szulfidok is (rossz).

15 A talajok kémhatása, pH-ja
A talajok kémhatását a bennük lévő szervetlen és szerves anyagok együttesen határozzák meg. Bázikus jellegű kőzeten (pl. mészkövön) is lehet savas kémhatású talaj, ha nagy a humusztartalma és keveset tartalmaz az alapkőzetből. A lúgos kémhatás okozói: CaCO3, NaHCO3, Na2CO3. A víz mozgásának iránya is erősen befolyásolja a talaj pH-ját (↓kilúgozódás, azaz savanyodás; ↑szikesedés). Tartományok: < 4,5 pH erősen savanyú 4,5..5,5 pH savanyú 7,2..8,5 pH gyengén lúgos 5,5..6,8 pH gyengén savanyú 8,5..9,0 pH lúgos > 9,0 pH erősen lúgos 6,8 – 7,2 pH közömbös

16 A talajok savassága Meghatározás: megfelelő kivonatból titrálással (lúg). Mértéke mmol/kg-ban adható meg. A vízoldható savasságot ioncserélt vizes kivonatból mérik. A rejtett savasság okozói a kolloid felületeken adszorbeált H3O+, Al3+ és Fe3+ ionok. Kivonat többféle oldattal készíthető, eszerint van: y1 hidrolitos (Ca-acetát) és y2 kicserélődési (KCl) savasság. Ezek viszonya: y1 > y2 Miért? A kalcium-acetátból a gyenge ecetsavat könnyebb felszabadítani, mint a kálium-kloridból az erős sósavat.

17 A talajok mésztartalma
A CaCO3 tartalom a kémhatást erősen befolyásolja, növeli a talaj savtűrő képességét, biztosítja a növények kalcium-ellátását. A CaCO3 tartalom általában a kőzetből (mészkő, dolomit) származik. Mérése: a talaj ismert mennyiségét zárt térben savval reagáltatják: CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O A fejlődő szén-dioxid térfogatát mérik, a CaCO3 tartalmat ebből számítják. A mérés valójában az összes karbonát- és hidrogénkarbonát-ion mennyiségét méri. Lehet mérni a tömegcsökkenést (CO2) is

18 Adszorpciós kapacitás, telítettség, telítetlenség
Valójában nem adszorpcióról (felületen való megkötődés) van szó, hanem ioncseréről, tehát helyesen ioncsere kapacitás lenne. A talajban vannak szervetlen (agyag jellegű) és szerves (pl. humusz) ioncserélő anyagok. Ezek kation-megkötő képességét jellemzi az adszorpciós kapacitás, tehát, hogy 1 kg légszáraz talaj hány mol kationt képes megkötve tartani. Telítettség (S): a kapacitás hány %-a telített kationnal. Telítetlenség: a kapacitás hány %-a áll „üresen”. A kettő összege 100 %, molban megadva pedig az adszorpciós kapacitás. A telítettség a kémhatás függvénye, a pH érték növekedésével nő.

19 Vízben oldható összes sótartalom és szódalúgosság
A talaj sótartalma meghatározza a benne megélő növények állatok, gombák és mikroorganizmusok körét. A sótartalom mennyisége (% vagy ‰ = g/kg) és minősége (klorid, szulfát, karbonát) is lényeges. A nagy sótartalmú (szikes) talajokon különleges (sótűrő) élővilág jön létre (növények pl. sziki őszirózsa, orvosi székfű, magyar sóvirág; állatok pl. széki csér, sziki pacsirta). Egyes talajok erősen lúgosak, bennük nátrium-karbonát (szóda) van. Főként a szikes talajokra jellemző. Bizonyos anyagok nehezen elérhetőek a növények számára lúgos közegben.

20 Talajok biológiai jellemzői
Biológiai jellemzők: szerves anyag (humusz) tartalom, tápanyagtartalom, termőképesség, talajlakó élőlények = edafon. Az elnevezés a művész – író - gondolkodó biológus, Raoul Francétól származik. A talaj életközösségének, az edafon-nak gondolata, mint meséli, hatéves Walter fiához fűződik, akinek egy erdei sétán elmagyarázta, hogy a pocsolyában, a lábuk előtt temérdek olyan élőlény él, amelyet szabad szemmel nem látni. „És a talajban, alattunk? Ott nem?” Ma a plankton mintájára edafonnak nevezett, a talajban élő lények egymásra utalt közössége iskolai tananyag.

21 Humusz- és tápanyagtartalom
A humusztartalom a talaj szerves anyag tartalmát jellemzi; kapcsolatban van a tápanyag-tároló képességgel, a talaj kémhatásával, a talaj vastagságával, a rajta termesztett és termeszthető növényekkel, a talaj értékével. Tápanyagtartalom: víz- és gyenge savak által oldható N, P, K és egyéb anyagok (Ca, Mg, S, nyomelemek). Ezeket főként a humusz tárolja.

22 Talajlakó élőlények Az edafon (a talajlakó lények életközössége) teszi a talajt élővé, azaz igazi talajjá. Nélküle a talaj – élettelen anyagok halmaza volna, – nem volna benne humusz, – nem volna képes tápanyagokat tárolni, – szerkezete sem volna. Sokféle élőlény: baktériumok (lebontók), egysejtűek, gombák, növények, állatok (férgek, rovarok, emlősök).

23 A talajt szennyező káros anyagok
N, P, K Túlzott műtrágyázás Talajvíz szennyeződés → nitrát mérgező → foszfát eutrofizáció talaj savanyodás → tápanyag kimosódás, mikroflóra, humusz, szerkezet Megelőzés: mérsékelt, okszerű használat Nehézfémek Sok helyről származhat: műtrágya, peszticid, ipar, stb. Káros lehet minden élőlényre, felhalmozódás a táplálékláncban. Megelőzés: a nehézfémtartalmú hulladékok megfelelő kezelése. Tisztítás: eltávolítás - talajmosással vagy fixálás.

24 A talajt szennyező káros anyagok 2.
Kőolaj és származékai - a talajba szivárogva Bányászat, benzinkút, volt szovjet laktanyák Eltömi a pórusokat, elzárja a víztől és a levegőtől a talajt, lebontása csökkenti a talajlevegő oxigéntartalmát, egyes összetevői mérgezőek is lehetnek, terjedése a talajban a talajszerkezet függvénye, a talajvízhez lejutva azt is szennyezi. Megelőzés: a beszivárgás megakadályozása. Lokalizálás: résfal, leszívó kutak. Tisztítás: talaj levegőztetés, talajmosás, leszívó kutak.

25 Talaj-remediáció Talaj-remediáció fogalma: A remediáció kifejezés a szeny- nyezett terület megjavítását, helyrehozatalát, “meggyó- gyítását” jelenti a latin remedium = orvoslás, gyógyszer, orvoslás kifejezés alapján. Ezt a szakkifejezést használ- juk arra a tevékenységre, amikor a talajt szennyező vegyi anyagok koncentrációját olyan kis értékre csök- kentjük, melynek a kockázata már elfogadható. Beavatkozási szint: a talajszennyezők azon küszöbértéke (határértéke), mely már elviselhetetlen kockázatot jelent az ökoszisztémára és az emberi egészségre a területet használót remediációra kötelezik. Forrás: dr. Simon László: Talajszennyeződés, talajtisztítás (főiskolai oktatási segédlet, 2. bővített kiadás) Nyíregyházi Főiskola Műszaki és Mezőgazdasági Főiskolai Kar Táj- és Környezetgazdálkodási Tanszék; 2006

26 Elkülönítés (izolálás) vertikális zárófalak
in situ A terjedés megakadályozása Forrás: Kármentesítési kézikönyv 4.

27 Talajégetés (soil incineration)
oC-on történik a talaj szerves szennyező kom-ponenseinek elpárologtatása és égetése oxigén jelen-létében. A talajégetés során a kitermelt szennyezett talajból a mm-nél nagyobb átmérőjű részeket szitálással eltávolítják, majd a talajt aprítják. A megfelelő égetés gyakran csak kiegészítő fűtőanyaggal biztosítható. Az eltávolítás hatásfoka megfelelően működtetett égetőben meghaladhatja a 99,99%-ot. A távozó gázok és a salak kezelése általában szükséges. Veszélyes szennyezőanyagok esetében különleges óvintézkedésekre, többlépcsős füstgázkezelésre is szükség lehet. Gyakran kapcsolják más magas hőmérsékletű égetési technológiákhoz, például kerámiakészítés, téglaégetés, cementgyártás. Ezen technológiák égetőkemencéit és szűrőberendezéseit nem mindig lehet a szennyezett talajhoz módosítások nélkül alkalmazni. Megfelelően előkészített, frakcionált, például csak agyagot és humuszt tartalmazó, szerves anyaggal szennyezett talajfrakciók felhasználhatóak tégla vagy kerámiagyártásra, mint alapanyag is. A talajégetéssel gyakorlatilag valamennyi talajtípusból valamennyi szerves szennyezőanyag eltávolítható, de a keletkezett elégetett talaj korlátozottan használható, talajnak már nem tekinthető anyag, melynek revitalizálására sem mindig van mód, hiszen annak minden értékes része elégett, elbomlott, tönkrement. MOKKA Lexikon környezetvédelmi információ

28 Talaj-üvegesítés (vitrifikáció)
A szennyezett talaj magas hőmérsékleten történő megolvasztása során a talaj szilikátjaiból üvegszerű, amorf vagy kristályos szerkezetű szilárd anyag válik, a szerves szennyezőanyagok deszorbeálódnak és/vagy pirolízissel elbomlanak, a toxikus fémek pedig immobilizálódnak. A vitrifikáció kivitelezhető in situ vagy ex situ formában. in situ vitrifikációt talaj vagy üledék mélyebb rétegében található igen veszélyes anyagok fizikai rögzítésére, stabilizálására használják. ex situ vitrifikációval hasznosítható termékek, kerámiaszerű építőanyagok (dísz-kavics, burkolólapok) állíthatóak elő. A vitrifikáció oC-on történik elektródák közötti nagyfeszültségű elektromos áram hatására. A pirolízistermékek, a gázok és a pára össze-gyűjtése és kezelése kapcsolódó technológiákat igényel. Az eljárás magas költségei miatt, célszerű a szennyezett talajt vagy üledéket frakcionálással előkezelni és csak a szennyezőanyagot tartalmazó finom frakciót alávetni vitrifikációnak. Forrás: Gruiz Katalin: Vitrifikáció

29 Talajmosás és extrakció
in situ Forrás: Kármentesítési kézikönyv 4.

30 Talaj-szellőztetés in situ Mi a hiba az ábrán?
Forrás: 2010talaj9.ppt (internet)

31 Talajstabilizálás, talajszilárdítás
in situ Forrás: Kármentesítési kézikönyv 4.

32 Bioremediáció Ex situ (off site)
Forrás:

33 Fitoremediáció In situ Forrás: Berti és Cunningham, 2000