Környezeti Kárelhárítás Építő B.Sc. - BMEEOVKM3

Az előadások a következő témára: "Környezeti Kárelhárítás Építő B.Sc. - BMEEOVKM3"— Előadás másolata:

1 Környezeti Kárelhárítás Építő B.Sc. - BMEEOVKM3
Környezeti kárelhárítás rendkívüli szennyezések esetén – Tiszai cianid katasztrófa esettanulmány Előadó: Jolánkai Zsolt Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

2 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 t volt (100,000 m3 cianidos zagy) Cianidon kívül nehézfémek is nagy mennyiségben kerültek a befogadóba. Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

3 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
Szamos-Tisza torkolat Csenger-M.O Lápos-Szamos torkolat Nagybánya Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

4 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

5 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

6 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

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

8 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

9 Mért maximális cianid ion koncentrációk (mg/l)

10 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

11 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 % volt. Gyorsan regenerálódott az állomány

12 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.

13 Gerinctelenek - tiszavirágzás 2000

14 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

15 Kárelhárítási megoldások
Egyedüli lehetőség a vízkormányzás volt, mivel az oldott szennyezést vegyi úton érdemben nem lehetett befolyásolni A tiszalöki duzzasztási szintet megemelték a szennyező hullám 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

16 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
Tiszalöki duzzasztó Kiskörei duzzasztó Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

17 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt
Tiszalöki duzzasztó Keleti főcsatorna torkolat Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

18 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 m3 vizet tároltak be). Eleinte napi 10 cm-el, majd napi 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

19 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

20 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

21 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

22 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

23 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

24 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

25 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

26 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

27 Második szennyezés hullám
Ólomszennyezések (Borsabánya) 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

28 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

29 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 mg/kg Környezeti Kárelhárítás - 2 EA - Jolánkai Zsolt

30 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

31 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.

32 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

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

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

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

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

37 A tiszai üledék szennyezettsége – nemzetközi összehasonlításban

38 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

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

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

41 A csuka izomszövet réz tartalma

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

43 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*

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

45 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

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

47 Környezeti Kárelhárítás - 4 EA - Jolánkai Zsolt

48 Cyanide spill simulation results by Dyndis probably the best fitting simulation among all trials

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