Talajt érő környezeti hatások

Az előadások a következő témára: "Talajt érő környezeti hatások"— Előadás másolata:

1 Talajt érő környezeti hatások

2 Mi a talaj…? A talaj a szilárd földkéreg legfelső (pedoszféra, 5 m vastagság), laza, termékeny takarója. Háromfázisú, heterogén, polidiszperz rendszer. A talajban intenzív anyag- és energiacsere folyamatok mennek végbe (mikroorganizmusok, növények, állatok). Legfontosabb tulajdonsága a termékenység (amely által képes a növényeket tápanyagokkal ellátni) Kialakulása a Föld kőzetburkának (litoszféra, 5-30 km vastagság) felszínén, külső erők hatására lejátszódó mállási folyamatoknak köszönhető Talajképző kőzetek: a földtörténeti időszakok során képződött üledékes (tengeri, folyóvízi), magmás (mélységi, kiömlési) vagy átalakult (metamorf) kőzettípusokba sorolhatóak Ásványok: a szilárd földkéreg kémiai-fizikai szempontból egységes felépítésű alkotórészei Másodlagos ásványok: mállás vagy újraképződés során keletkező agyagásványok

3 Talajok képződése: mállás és humifikáció
Fizikai mállás: szemcseméret csökkenés (aprózódás) hőmérsékletváltozás, fagy- vagy sórepesztés, növényi gyökerek hatására → növekvő felület Kémiai mállás: hidratáció, ásványok fellazulása, ionok kioldódása, kémiai szerkezet szétesése, talajkolloidok képződése, kristályosodás, másodlagos agyagásványok Biológiai folyamatok: humuszképződés és ásványosodás Humusz: a talajban és a talajfelszínen felhalmozódó, állati és növényi eredetű szerves maradványokból képződő humuszanyagok összessége Humuszképződés: szerves anyagok biológiai lebontása során (talajlakó állatok felaprítják és elfogyasztják, a mikroorganizmusok lebontják) Végtermék: sejtanyag, CO2, víz, foszfát, ammónium, kálium, kalcium (mineralizáció) + nehezen bomló, nagy molekulájú, rosszul oldódó szerves vegyületek (humifikáció: huminsavak, fulvosavak, huminok) Agyagásványokkal kapcsolat: agyag-humusz komplexek (sötét szín)

4 Talajok élővilága (edafon)

5 Talajprofil jellemzői (fent humuszos, lent ásványos)

6 Talajdegradáció Minden olyan folyamat, amely a talaj termékenységét csökkenti, minőségét rontja, funkcióképességét korlátozza vagy a talaj teljes lepusztulásához vezet. Formái: • Víz és szélerózió, • Szikesedés, talajsavanyodás (só- és savfelhalmozódás) • Talajszerkezet romlása (pl. tömörödés közlekedési hatások miatt) • Elmocsarasodás, kiszáradás (bányászat hatásai) • Talaj pufferkapacitásának romlása (véges tárolótér) • Biológiai leromlás (humusz kimerülése) • Talajszennyezés Emberi tevékenységhez köthető folyamat, melynek során a talaj természetes viszonyok között kialakult fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságai jelentős mértékben és kedvezőtlen irányban változnak meg. A talajszennyeződéssel az ökológiai talajfunkciók (biomassza termelés, szűrő, kiegyenlítő, átalakító és raktározó szerep, élettér és genetikai tartalék) károsodnak.

7 Eróziós potenciál Relatív skála 0 – 0.02 0.15-1

8 Tápanyagmérleg múltbeli idősor és előrejelzés
Kemikáliák, tápanyagok: 20. század második felétől jelentős felhalmozódás Tápanyagmérleg múltbeli idősor és előrejelzés a nyugat-dunántúli régióra

9 Talajszennyezés forrásai és sorsa
Háttérszennyezettség Mezőgazdasági tevékenység Legális és illegális hulladéklerakás Atmoszférikus kiülepedés Ipari tevékenység és bányászat Közlekedés és üzemanyag szállítás Szennyezőforrások A szennyezők további sorsa Gáz és por emisszió Talaj- és felszíni víz szennyezése Talaj Beépülés a táplálékláncba Immobilizáció, kötődés a talajalkotókhoz Biológiai lebomlás

10 Talajszennyezés forrásai
Ipari szennyezések – légköri kiülepedés révén, csővezeték törés, szivárgás, szakszerűtlen tárolás, tartálykocsi sérülés, vasúti átfejtők Ásványi anyagok: meddőhányók, fémfeldolgozó üzemek - alumínium kohók (Al, Be), színesfémkohók (Pb, As, Cu). Fosszilis energiahordozók tüzelésekor keletkező füstgázok. Ülepedő por és aeroszolok. Nehézfémek. Szénhidrogének: Kőolajfeldolgozásból több száz vegyület, szénatomszám szerint 1-4 től 60-ig (C5-C12 benzin, C12-C16 kerozin, C16-C25 gázolaj, fűtőolaj). Talajban kétfázisú, heterogén rendszert alkot, a benzin a vízzel kb. azonos sebességgel, az olaj lassabban áramlik. PAH-ok: tökéletlen égés, kokszosítás, pirolízis során keletkeznek (kőolajlepárlók, kohók), természetes légköri koncentrációjuk alacsony. Talajba ülepedéssel jutnak, a gyökérzöldségekben felhalmozódnak. Mutagenitás. PCB-k: természetes előfordulásuk nincs. Szigetelő folyadék, ragasztók, kenőanyagok előállítása. Krónikus mérgező hatásuk miatt kivonták a forgalomból. Benzol és alkilbenzol (BTEX): gyógyszeripar, műanyagipar. Illékonyak, festékek hígítók komponensei. Klórozott aromás szénhidrogének: olaj, bakelit, kaucsuk oldószerei, régen növényvédőszerekben is használták. Kiülepedéssel jutnak a talajfelszínre. Bioakkumuláció, karcinogenitás. Poliklórózott dibenzo-dioxinok és dibenzo-furánok: szerves klóranyagok gyártása, papírfehérítés/cellulózipar, termikus eljárások (olaj, PVC, hulladékégetés). Légköri szennyeződés útján jutnak a talajba. Nagyfokú perzisztencia jellemző, akkumuláció.

11 Mezőgazdasági talajszennyezés
Detergensek, felületaktív anyagok: mosószerek, 2-3 cm-es rétegben adszorbeálódnak és a talajvízbe is bejutnak. Lassan vándorolnak: 1-3 év alatt m. Elősegíthetik szerves mikroszennyezők táplálékláncba jutását. Savképzők (SO2) – talajsavanyodás Mezőgazdasági talajszennyezés Intenzív műtrágyázás (ammónium, nitrát, foszfát, kálium): nincs humuszképző anyag, tápanyag-felhalmozódás, kimosódás Szerves trágyázás (hígtrágya, istállótrágya, zöldtrágya, komposzt): jó hatás a humuszképződésre, nincs megfelelő mennyiségű termőterület a feldolgozásra (tápanyagfelesleg, kimosódás) Szennyvíziszap elhelyezés: nehézfém-tartalom jelentős lehet, felhalmozódnak a talajban, a növények számára hozzáférhetővé válhatnak Talajjavító, fertőtlenítő anyagok, kártevők elleni anyagok, növényvédő szerek: gyomirtók (herbicidek), gombaölők (fungicidek), rovarirtók (inszekticidek). Nagy mennyiségben cm mélyen bedolgozzák, ill. permetezik. Ezenkívül szakszerűtlen kezelés esetén As, Hg, Cu-vegyületek is bekerülhetnek. Klórozott szénhidrogének: régi típusú hatóanyagok: (DDT, aldrin, dieldrin, PCB-k, dioxin, HBC, PCP, 2,4,5-T). Régebbi verziók: zsíroldékonyak, rosszul bomlanak, akkumulálódnak. Kevésbé akkumulálódók: lindán (gamma-HCH), endoszulfán, atrazin. Szerves foszforsav-észterek: vízben jól oldódó, nem (vagy kevésbé) perzisztens, nem akkumulálódó szerek (triazin, 2,4-D). Ma: gyorsan bomló, hatékony és szelektív szerek

12 Közlekedés – kipufogógázok, sózás
Nehézfémek (Pb, Cu, Cr, Ni, Zn, Cd) – bioakkumuláció, biomagnifikáció, krónikus hatások Szénhidrogének (benzin, motorolaj, kenőolaj, PAH) – mérgezés, akkumuláció Savképzők (NOx) - talajsavanyodás Sók: NaCl, KCl – közvetlen mérgezés, ioncsere, talajduzzasztás (szikesedés) Hulladéklerakás Háztartási szennyvíz (tápanyagok, kórokozók, detergensek) – fertőzés, mérgezés Illegális hulladéklerakás (mikroszennyezők, szerves anyagok, kórokozók) – fertőzés, mérgezés Kommunális lerakók (csurgalékvizek, por, szélfútta könnyű anyagok; nehézfémek, szerves mikroszennyezők) – mérgezés Veszélyes hulladék tárolók (meghibásodás, szakszerűtlen telepítés esetén; nehézfémek, arzén, erősen klórozott szénhidrogének, ipari hulladékok, égetőművek maradékanyagai, salakanyagok, radioaktív hulladékok) – krónikus mérgezés, mutagén, karcinogén hatások

13 Talajszennyezők átalakulási- és transzportfolyamatai
Légköri kiülepedés/fixáció Elillanás Aratás Műtrágya, szerves és zöldtrágya, peszticidek, szennyvíziszap, hulladék, szerves maradványok Lemosódás Erózió Szerves Drénezés Oldott szervetlen Immob./Miner. Aktív partikulált Adszorpció/Deszorpció Kémiai, biokémiai reakciók Kicsapódás/Oldódás Inaktív partikulált Talajjellemzők, környezeti feltételek Kimosódás

14 „Kémiai időzített bomba”: kapacitás kimerülése

15 Partikulált szennyezők feldúsulása

16 Partikulált szennyezők feldúsulása
Szennyezőanyagok túlnyomó része a finomabb szemcsefrakciókhoz kötődik (nagy fajlagos felület) Az erózió szelektív a finom szemcsékre nézve, a finomabb részecskék feldúsulnak a lebegőanyag transzport során Dúsulás: a transzportált lebegőanyagban nagyobb szennyezőanyag koncentráció alakul ki, mint az eredeti talajban Kiváltó folyamatok: A „szennyezettebb” finom szemcsék szelektív eróziója A kis sűrűségű komponensek (szerves anyagok) felúszása a talajról a felszíni lefolyásba A nehéz, durva szemcsék (kevesebb adszorbeált szennyező) kiülepedése a transzport során Feldúsulási arány: a felszíni vagy a mederbeli lefolyás által szállított lebegőanyagban és az eredeti talajban lévő szennyezőanyag koncentrációk hányadosa

17 Talajszennyezés kezelése
1. Nem tisztítunk, csak korlátozzuk a területhasználatot 2. Nem tisztítunk, csak izolálunk és immobilizálunk (terjedés megakadályozása) 3. Kitermeljük a szennyezett talajt, elszállítjuk és deponáljuk (talajcsere) 4. Megszüntetjük a szennyeződést és helyreállítjuk a területet (talajtisztítás) Technológia szerint: a szennyezés teljes lebontása: termális, biológiai és kémiai kezelés a szennyezés extrakciója és elkülönítése a környezeti közegektől (termális deszorpció, talajmosás, oldószeres kivonás, talajgáz extrakció, fázisszétválasztás, molekuláris szétválasztás, adszorpció szénen, kiűzés, ioncsere, vagy ezek kombinációja) Eljárás helyszíne szerint: ex situ (kitermelést követően, a szennyeződés helyéhez közel (on site), vagy talajtisztító telepre szállítva (off site) kezelik) in situ (talajt, felszín alatti vizet kitermelés és eltávolítás nélkül, helyben kezelik, a tisztított felszín alatti vizet visszanyeletik, szikkasztják a munkaterületen belül)

18 Talajszennyezés kezelése
A módszerek megválasztásához a következő szempontokat kell figyelembe venni: a szennyezőanyag terjedése, kockázata az ökoszisztémára és az emberre, a terület hidrogeológiai adottságai, a szennyezett talaj, felszín alatti víz mennyisége, elhelyezkedése, a talaj inhomogenitása, kötöttsége, a területhasználat és az ezzel összefüggő célértékek, a munkára rendelkezésre álló idő, a rendelkezésre álló összeg.

19 2001. Talajvízben oldott TPH

20 2006. Talajvízben oldott TPH

21 A modell kalibrációja – a tartálypark területére
2011. 2006. A modell eredménye – a tartálypark területére A modell kalibrációja – a tartálypark területére

22 Néhány megvalósítható alternatíva
Lokalizáció Néhány megvalósítható alternatíva Résfal építése

23 Részleges vagy teljes mentesítés in situ módon
Talajmosás zárt rendszer

24 Talajmosás nyílt rendszer
Részleges vagy teljes mentesítés in situ módon Talajmosás nyílt rendszer

25 Landfarming 6000 m2 60 cm vastag réteg 3600 m3 szennyezett talaj
Részleges mentesítés a szennyezett talaj kitermelésével Landfarming 6000 m2 60 cm vastag réteg 3600 m3 szennyezett talaj Mélység a tereptől (m) Kitermelendő talaj felszíne (m2) Kitermelendő talaj térfogata (m3) szennyezett nem szennyezett talajvízszint felett 0-1 3300 1-2,5 4950 alatt 2,5-3 1650 3-3,5 1100 550 Kitermelendő talaj összesen: 7150

26 Költségelemzés Eljárás 13,5 4,2 174,9 181,2 14,6 186,9 20,1 152,8
Összes beruházási költség (MFt) Üzemeltetés átlagos éves költsége jelenértékben (MFt/év) Monitoring 13,5 4,2 Résfal építése 174,9 In situ talajmosás zárt rendszerben (a feladókútnál) 181,2 14,6 nyílt rendszerben 186,9 20,1 Talajcsere és agrotechnikai kezelés (a feladókútnál) 152,8