Olajszennyez sek terjed se
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 25

Olajszennyezések terjedése PowerPoint PPT Presentation


  • 63 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Olajszennyezések terjedése. Olaj a talajban és a felszín alatti vízben Fetter Éva Vízi Közmű és Környezetmérnöki Tanszék ([email protected]). Kőolaj és kőolajszármazékok előfordulása a felszín alatt. folyékony (szabad) fázis a talajban, oldott fázis a felszín alatti vízben,

Download Presentation

Olajszennyezések terjedése

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Olajszennyez sek terjed se

Olajszennyezések terjedése

Olaj a talajban és a felszín alatti vízben

Fetter Éva

Vízi Közmű és

Környezetmérnöki Tanszék ([email protected])


K olaj s k olajsz rmaz kok el fordul sa a felsz n alatt

Kőolaj és kőolajszármazékok előfordulása a felszín alatt

  • folyékony (szabad) fázis a talajban,

  • oldott fázis a felszín alatti vízben,

  • gázfázis a talaj szabad pórusaiban.

    Az egyes előfordulási formák az alábbi

    tényezőktől függnek változó

    mértékben:

  • talaj fizikai és kémiai tulajdonságai

  • hidrogelógiai adottságok

  • a kőolajszármazékok fizikai és kémiai tulajdonságai.


Mi t rt nik ha az olaj a talajra ker l

Mi történik ha az olaj a talajra kerül?

  • A talajfelszínre kiömlött olaj szétterül, majd függőleges irányú beszivárgással egyre nagyobb mélységbe hatol és elérheti a talajvízszintet.

  • Az olaj talajbani mozgásánál alapvető különbséget kell tenni az olajnak, mint fázisnak szétterülése és a vízben oldott olaj mozgása között.

  • Amíg ugyanis az oldott anyagok a szivárgó- és talajvízzel együttesen vándorolnak, addig az olaj laza kőzetekben, talajokban összefüggő olajtestet képez.

  • A talajba kerülő olaj lényegében a nehézségi erő hatására húzódik lefelé és un. olajtest alakul ki, melynek alakja és nagysága a talaj és az alatta elhelyezkedő földtani összlet nemétől és szerkezetétől, valamint az olaj mennyiségétől és fizikai tulajdonságaitól is függ.


Olajtest alakja k l nb z t pus talajban

Olajtest alakjakülönböző típusú talajban

Egynemű talaj

Különböző áteresztőképességű talaj

Át nem eresztő talaj


A talajba besziv rgott olaj viselked se

A talajba beszivárgott olaj viselkedése

  • A kiömlő és a talajokba beszivárgó kőolajszármazékok jelentős hányada szabad formájú, önálló folyadékfázisként fordulhat elő a talaj-talajvíz rendszerben

  • Az önálló szerves folyadék fázis vertikális és horizontális irányban történő terjedésének sebessége a talaj porozitásától és a porozitással összefüggő - áteresztőképességtől függ.

  • Valamely kevéssé áteresztő talajréteg a szivárgási keresztmetszet szétterülését eredményezi. Jobb áteresztőképességű talajréteghez érve azután újra lecsökken a szivárgási keresztmetszet.

  • Teljesen száraz talajok esetében a kőolajszármazékok jól megkötődhetnek a talajok szilárd fázisának felületein.


Az olajtest el ri a felsz n alatti vizet

Az olajtest eléri a felszín alatti vizet

Ha a beszivárgó szénhidrogén –szennyeződés mennyisége nagyobb, mint a telítetlen talajrétegek szénhidrogén visszatartó képessége, a szennyeződés lehatolhat a talajvízszintig.

A talajvízszint periodikus ingadozása további talajrétegek elszennyezéséhez vezethet.


Olajtestb l kiold d olaj tja

Olajtestből kioldódó olaj útja

az olaj fázisként van jelen a szivárgási tartományban és a szivárgó vízzel lép érintkezésbe

az olaj fázisként van jelen a talajvíz tartományban és állandóan érintkezik az áramló talajvízzel


Az olajp rna hat sa

Az olajpárna hatása

  • Kialakulása kis forráspontú, könnyen illó üzemanyagok esetén

  • A szivárgási tartományban elhelyezkedő olajtest körül tehát szénhidrogén -gőzökből álló olajpárna fog képződni

  • Zömmel a kapilláris sáv feletti rétegben helyezkednek el


Az olaj mozg sainak s megk t d s nek komplex folyamata talajokban

Az olaj mozgásainak és megkötődésének komplex folyamata talajokban


Lehets ges szennyez anyag forr sok az olajat illet en

Lehetséges szennyezőanyag források az olajat illetően

  • Nagymértékű talajszennyezést okozhatnak az olaj és gázkutak fúrása során a kitörés, vagy berobbanás következtében felszínre kerülő olajtartalmú szennyeződések.

  • Hibásan szigetelt, korróziósan károsodott, vagy helytelenül szivárgó tároló tartályok.

  • Nyers kőolajat és lepárlási termékeit szállító csővezetékek meghibásodása

  • Kőolajipari termékek egyéb módon (vasúti, vagy közúti tartálykocsikban) szállítása során a gyakorta bekövetkező baleseteken túl, a termékek átfejtése során történhet talaj, illetve talajvíz szennyeződés.

  • A környezetet terhelő kőolajszármazékok egy része a helytelenül tárolt olajtartalmú hulladékokból származik (fáradt olajok, gépolajok, tartályok olajiszapjai, használt transzformátorolajok, olajtartalmú mosóvizek és iszapok stb.). Ezeknél a hulladékoknál az olajtartalom mellett számolni kell az egyéb adalék, vagy szennyező anyagok (pl. detergensek, toxikus nehézfémek) környezeti hatásával is.

  • Kőolajvezetékeink meghibásodásai, illetve mind gyakoribbá váló szándékos megrongálása is hatalmas területek talajának és talajvíz készletének elszennyeződéséhez vezet


Term szetes leboml s a talajban

Természetes lebomlás a talajban

  • Természetes folyamatok mint pl. a hígulás, kipárolgás, biológiai lebomlás, adszorpció, és kémiai reakciók következtében a szennyezés bizonyos mértékű természetes csökkenése játszódik le.

  • A felszín közeli és mélyebb rétegek a természetes csökkenés szempontjából eltérő tulajdonságokkal bírnak.

  • A mélyebb rétegekben a mobil szennyezés a talajgázba vagy folyadék fázisba diffundál ezzel jó feltételeket biztosít a szennyezők természetes csökkenéséhez. A legtöbb nagy molekulasúlyú szerves szennyező és a számos szervetlen szennyező immobilizálódik. A szerves szennyezők lebomlása gyakran nagyon nehézkes és a fémek teljesen megmaradnak. Expozíciós utak nélkül ezek a szennyezők kockázatot nem jelentenek. A megfigyelés azonban fontos, mert váratlan események, vagy folyamatok (pl. friss oldószer bejutása, kémiai átalakulás stb.) a szennyezés immobilizációjához vezethetnek.

  • A természetes lebomlás mint mentesítési technológia nem azonos a nem beavatkozással.


Term szetes leboml s a szennyez anyag cs va sorsa

Természetes lebomlás- A szennyezőanyag- csóva sorsa

Számottevő folyamatok:

  • Advektív transzport

  • Diszperzió

  • Szorpció

  • Biodegradáció

    A csóva lehatárolása

    szükséges mind horizontális,

    mind vertikális irányban


Advekt v transzport

Talajtípus

Hézagtérfogat

Szabad hézagtérfogat

Szivárgási tényező

Homokos kavics

0,25-0,35

0,20-0,25

3E-03-5E-04

Kavicsos homok

0,28-0,35

0,15-0,20

1E-03-2E-04

Homok

0,30-0,38

0,10-0,15

4E-04-1E-04

Kőzetlisztes homok

0,33-0,40

0,08-0,12

2E-04-1E-05

Homokos kőzetliszt

0,35-0,45

0,05-0,10

5E-05-1E-06

Agyagos iszap

0,40-0,55

0,03-0,08

5E-06-1E-08

Iszapos agyag

0,45-0,65

0,02-0,05

1E-08

Advektív transzport

A felszín alatti víz áramlási sebessége

  • vx = talajvíz szivárgási sebessége [cm/s]

  • K = a szivárgási tényező [cm/s]

  • I = horizontális hidraulikai gradiens [-]

  • n = a víztelített víztartó effektív porozitása [-]

    Néhány talajtípusra vonatkozó adatok Busch és Luckner szerint


Diszperzi

Diszperzió

A diszperzió a sebesség térbeliegyenlőtlenségéből adódószétszóródás a konvektív áramláshoz képest

Mechanikai diszperzió során a vegyi anyagok szétterjednek az advektív mozgás és a közvetítő közeggel való kölcsönhatás miatt.

  • longitudinális diszperzió (a felszín alatti vízmozgás irányában)

  • transzverzális diszperzió (a felszín alatti vízmozgás irányára merőlegesen)

  • vertikális diszperzió (a felszín alatti vízmozgás irányára merőlegesen)


Diszperzi1

A diszperzió eredményeként tehát a szennyezőanyag csóva szétterjed és keveredik a felszín alatti vízzel. Felszín alatti vizek esetében a hígulás hatásához hozzáadódva a diszperzió elősegítheti a szerves alkotók biodegradációját is, mert a szennyezettség olyan helyekre is eljuthat, ahol több elektron-akceptor vagy -donor található.

Longitudinális

diszperziót okoz

a pórusméret megváltozása

a zegzugos áramlási pálya

a pórusokbeli súrlódás

Transzverzális

diszperziót okoz

a porózus közeg zegzugos pórustere

Diszperzió


3d diszperzi sz m t sa

3D diszperzió számítása

Hosszirányú diszperzió: Xu és Eckstein formula

x= hosszirányú diszperzió (ft)

Lp = szenyezőanyag csóva hossza a terjedés irányában (ft)

Keresztirányú diszperzió

Függőleges diszperzió: elhanyagolva

Egyéb lehetőségek a diszperziós tényezők számítására:

(Pickens és Grisak,1981)

(ASTM, 1995) (EPA, 1986)

(ASTM, 1995)

C= (0,025-0,1) (EPA, 1986)


Szorpci s folyamatok

Szorpciós folyamatok

  • A szorpció a talajvíz szivárgási sebességéhez képest látszólag lecsökkenti a vegyületek terjedési sebességét

  • lecsökkenti az oldott koncentrációt a talajvízben a talaj szorpciós kapacitásának kimerüléséig

  • de ez általában a magasabb koncentráció kialakulását okozza a talajban.

  • Mértéke függ a szilárd fázis (talaj, üledék) és a víz fázisai közötti megoszlástól

    Ezt befolyásoló tényezők.

  • a szerves széntartalom

  • szervetlen kolloidtartalom

  • agyagásvány tartalom

  • pH

  • nedvességtartalom

  • kation-cserélő képesség

  • hőmérséklet

  • víztartó szemcséinek mérete


Szorpci s folyamatok1

Szorpciós folyamatok

A szorpciós izotermáka vegyi anyag talajhoz kötött és a talajjalkapcsolatban lévő oldatban visszamaradókoncentrációjának arányát írják le

Lineáris egyensúlyi szorpció

A szorpciós izoterma meredeksége:

  • Kd= megoszlási hányados (cm 3 /g)

  • Cs= szorbeált szennyezőanyag koncentráció (g/g talaj)

  • Cgw= oldott szennyezőanyag koncentráció (g/cm 3 oldat)

    A nem ionos, apoláris hidrofób szerves vegyi anyagoknak a talaj szerves anyag tartalmához való kötődési arányát is egy egyensúlyi folyamattal lehet leírni:

  • foc=a talaj szerves anyag tartalma (g/g talaj)

  • Koc =a szerves szén megoszlási hányados (cm 3 /g)- az adott vegyi anyag szerves-(anyag) széntartalomhoz való kötődési arányát írja le


Szorpci egy lehets ges sz m t sa

Szorpció egy lehetséges számítása

  • A felszín alatti környezetben végbemenő szorpcióból eredő retardáció (R) mértékének közelítésére a következő empirikus összefüggés alkalmazott:

    Ahol:

  •  a talaj sűrűsége (kg/l), értéke kb. 1,6-1,8

  • n: a tényleges porozitás

    A szennyezőanyag áramlási sebessége így:

    vc=vx/R (cm/s)


Biodegrad ci

Biodegradáció

Elsőrendű kinetikával jellemzett bomlási modell:

  • Ahol  az első rendű bomlási állandó (1/év)

  • T1/2 a szennyezőanyag felezési ideje (év)

    BTEX-ek esetén számításba veendő értékek (ASTM, 1995):

  • Benzol: 0,02-2 év

  • Toluol: 0,02-0,17 év

  • Etil-benzol: 0,016-0,62 év

  • Xilol: 0,038-1 év


Mintav telez s

Mintavételezés

TALAJ

  • A talajmintavételekre az MSZ 21470-1 szabvány előírásai az irányadóak.

  • A mintavétel, technikáját tekintve, történhet talajmechanikai mintavevő eszközzel (fúró, szonda) bányászati módszerrel (feltáró akna, résminta, kéregminta, technológiai vizsgálathoz térfogatos minta) földmunkával (kutatógödör, akna ásás, markolás, réselés).

  • A kémiai vizsgálatok céljára általában elegendő az átlagos, zavart mintavétel. Amennyiben a talaj fizikai paramétereit kívánjuk meghatározni, többségében zavartalan mintavétel szükséges.

  • A feltárás során észlelt és mért valamennyi fúrástechnikai (nehezen fúrható talaj, duzzadó anyag, stb.), földtani (réteghatár, település, kőzetállapot, stb.), hidrogeológiai (megütött és nyugalmi vízszint) és a szennyezésre vonatkozó adatot a feltárási naplóban rögzíteni kell.

  • A talajminták alapján a helyszínen pontos rétegleírást kell adni.

    FELSZÍN ALATTI VÍZ

  • A talajvíz mintavétele fúrásból vagy nyílt feltárásból végezhető. Ha a talajvízmintát fúrásból vesszük, az MSZ 21464 szabvány szerint kell eljárni.

  • Feltáró fúrások esetében a talajvíz kapilláris zónájában növekvő talajnedvesség-tartalom érzékelése után a megütött vízszintet rögzíteni kell. Ezután a furat megtámasztását követően meg kell várni a folyadék nyugalmi nyomásszintjének állandósulását.

  • A figyelőkutakban a vízszintet általában a csőperem szintjétől mérik (a csőperem geodéziai bemérése után). A folyadékszintet mindig legalább 1 cm-es pontossággal kell mérni.

  • A talajvíz fizikai paraméterei közül helyszínen kell mérni a hőmérsékletét, pH-ját, oldott oxigén tartalmát és a fajlagos elektromos vezetőképességét.


Izovonalas fel lett rk pek k sz t se

Izovonalas felülettérképek készítése

  • Az izovonalas felülettérképek az ekvipotenciális vonalak kétdimenziós grafikus megjelenítési formái.

  • Szennyezőanyagok terjedési iránya

    és hidraulikai gradiens értéke számítható

  • Víztartók különböző mélységben-külön térkép


A szennyez anyagok s boml sterm keik izokoncentr ci s t rk pei

A szennyezőanyagok és bomlástermékeik izokoncentrációs térképei

  • A furatokból vett minták laborvizsgálata alapján meghatározott koncentrációk figyelembe vételével készíthető.

  • Mivel általában kevés adat áll rendelkezésre a szennyezés transzport folyamatait meghatározó permefeltételek mellett készítendő

  • Helyspecifikus hidrogeológiai folyamatok

  • Szennyezőanyag specifikus paraméterek


K sz n m a figyelmet

Köszönöm a figyelmet!

Felhasznált források

  • http://www.epa.gov/ada/csmos/models/bioscrn.html

  • http://www.kvvm.hu/szakmai/karmentes/kiadvanyok/karmutmutato6/index.htm

  • http://www.kvvm.hu/szakmai/karmentes/kiadvanyok/karmutmutato7/index.htm

    Hasznos oldalak

  • http://www.groundwatersoftware.com/software.htm

  • http://www.epa.gov/ada/csmos/models/

  • http://www.water.tkk.fi/wr/kurssit/3d_world/www_ma_e.htm

  • http://risk.lsd.ornl.gov/tox/toxvals.shtml

  • http://www.atsdr.cdc.gov/toxpro2.html


K pletek sszesen

Képletek összesen

vc=vx/R (cm/s)


  • Login