PRAKTICKÉ VYUŽITÍ MONITORINGU PROCESŮ PŘIROZENÉ ATENUACE NA LOKALITÁCH KONTAMINOVANÝCH ROPNÝMI LÁTKAMI A CHLOROVANÝMI UHLOVODÍKY

Přirozená atenuace (NA – natural attenuation) je termín, známý odborné veřejnosti v souvislosti s problematikou starých ekologických zátěží. Jsou jím souhrnně pojmenovány přírodní biotické a abiotické jevy přirozeně snižující úroveň znečištění horninového prostředí. Zvýšený zájem o NA procesy byl vyvolán praktickým ověřením omezené účinnosti aktivních sanačních metod na některých znečištěných lokalitách. Martina Černá, Zdeněk Zýma – G-servis Praha, s.r.o.

Přirozená atenuace (NA – natural attenuation) je termín, známý odborné veřejnosti v souvislosti s problematikou starých ekologických zátěží. Jsou jím souhrnně pojmenovány přírodní biotické a abiotické jevy přirozeně snižující úroveň znečištění horninového prostředí. Zvýšený zájem o NA procesy byl vyvolán praktickým ověřením omezené účinnosti aktivních sanačních metod na některých znečištěných lokalitách.

Úvod

NA procesy

Na transportu a přirozeném snižování obsahu organických látek se podílí řada abiotických mechanismů: advekce, disperze, ředění, sorpce, těkání a chemické reakce (hydrolýza, dehydrohalogenace, redukce). Z větší části (kromě některých chemických reakcí) nedochází působením těchto fyzikálně-chemických vlivů v kontaminovaném prostředí k hmotnostnímu úbytku množství polutantu. Důsledkem těchto procesů je zejména rozptýlení či částečná stabilizace znečištění, eventuálně přestup části kontaminace z kapalné do plynné fáze.

Ke skutečné redukci koncentrace znečišťující látky dochází prostřednictvím biodegradace. Kontaminant může být transformován až na produkty, které již nepředstavují ohrožení životního prostředí (tj. oxid uhličitý, ethylen, chlorid a vodu v případě chlorovaných uhlovodíků; oxid uhličitý a vodu v případě ropných látek). Podmínkou pro zahájení mikrobiálně zprostředkovaných oxidačně redukčních reakcí je biologická rozložitelnost kontaminantu, dostatečné množství elektron donorů a elektron akceptorů, vody a minerálních živin. Biodegradační procesy, probíhající v přítomnosti Cl-U, jsou znázorněny na obr. č. 1.

Základní linie vyhodnocení NA procesů

Vliv přirozené atenuace na snižování množství kontaminantu je posuzován nejprve na základě historických údajů o míře a rozsahu znečištění. Porovnáním chronologických souborů dat jsou stanoveny orientační migrační scénáře (je posouzena míra stability kontaminačního mraku v čase a prostoru, orientační postupová rychlost migrace apod.).

Prostřednictvím aktuálních analytických dat a „in situ“ měření je dále zváženo, zda geochemické podmínky jsou vhodné pro biodegradaci kontaminantu. Existence biodegradace je dokazována vyčerpáním elektron akceptorů a donorů, vzrůstem koncentrací metabolických meziproduktů, poklesem koncentrací původního kontaminantu a vzrůstem dceřinných produktů kontaminantu.

V rámci sanačních prací, realizovaných na znečištěných lokalitách, je bilancováno množství polutantu odstraněného touto činností a posouzen vliv (pozitivní/negativní) na jednotlivé mechanismy přirozené atenuace.

Nedílnou součástí vyhodnocení stavu lokality je matematické modelování NA procesů. Ve firmě G-servis Praha je používán programový set MoNA ToolKit, zahrnující programy Sequence, BioTrends a BioTracker (viz. obr. č. 2). Vývoj znečištění ropnými látkami je dále modelován programem BIOSCREEN, kontaminace chlorovanými uhlovodíky programem BIOCHLOR. V současnosti bylo zahájeno využití programu Visual MODFLOW.

Metodika monitoringu a hodnocení NA procesů je podrobně zpracována v technologii ATEN-SERVIS, schválené v roce 2000 Státním zdravotním ústavem.

Praktické aplikace vyčíslení NA procesů

Firmou G-servis Praha byla posuzována řada lokalit znečištěných ropnými a chlorovanými uhlovodíky. Níže uvedené příklady ilustrují využití monitoringu NA procesů v praxi.

Lokalita kontaminovaná ropnými látkami

Monitoring procesů přirozené atenuace byl prováděn po ukončení sanačního čerpání podzemních vod a dosažení sanačního limitu 2 mg/l NEL. Cílem monitoringu bylo posouzení, zda v souvislosti s uvolňováním zbytkových koncentrací leteckého petroleje z relativně rozsáhlé zóny kapilární třásně nemůže dojít k ohrožení okolních zdrojů pitné vody. V současnosti se koncentrace ve zdroji kontaminace pohybují v řádu 0,0X až 2 mg/l NEL. Nárazově bylo zaznamenáno zvýšení koncentrací až na 5 mg/l NEL. Analýza archivních i aktuálně zjištěných údajů prokázala vysokou efektivitu atenuačních procesů, zejména biodegradace. Procesy přirozené atenuace postačují v tomto případě sami k likvidaci zbytkového znečištění podzemních vod a při přechodném zvýšení koncentrace kontaminantu není nutné obnovit sanační čerpání. Modelování prostřednictvím programu BIOSCREEN umožnilo identifikovat časové a prostorové souvislosti šíření kontaminace pro různé úrovně aktuálních zbytkových koncentrací kontaminantu ve zdrojové oblasti. Na základě výsledků modelování byl vytvořen monitorovací plán lokality.

Lokalita kontaminovaná chlorovanými uhlovodíky

Koncentrace ve zdroji se pohybují v řádu X0 000 až X00 000 g/l sumy Cl-U. Prostřednictvím archivních i aktuálně zjištěných údajů bylo prokázáno, že dochází prostřednictvím saturované zóny k šíření chlorovaných ethylenů s majoritním zastoupením TCE ze zdrojové oblasti znečištění do okolí areálu podniku. Šíření kontaminantu je nicméně omezováno NA procesy, zejména biodegradací (redukční dechlorací). Příznivé podmínky pro redukční dechloraci jsou umožněny přítomností antropogenního uhlíku, jehož fermentací je produkován vodík.

Z výsledků modelového řešení procesů přirozené atenuace (programový komplet MoNA ToolKit) vyplynul závěr, že při pokračující sekundární dotaci Cl-U do podzemních vod bude čelo kontaminačního mraku i přes probíhající atenuaci nadále mírně postupovat a je zde reálné ohrožení kvality povrchového receptoru. Nátoková koncentrace kontaminantu do povrchové vodoteče byla při prognóze 25 let působení zdroje odhadnuta na 60 g/l TCE. Dalším modelováním byly nalezeny hodnoty přípustného zbytkového znečištění podzemních vod ve zdroji kontaminace, které již nepředstavují ohrožení jakosti povrchového receptoru (TCE 5 000 g/l a PCE 1 000 g/l). Na základě zjištěných skutečností bylo doporučeno zvýšení stávajících sanačních limitů pro podzemní vodu z koncentrací TCE 60 gl a PCE 40 g/l na výše uvedené hodnoty. Pro zdrojovou oblast kontaminace byla navržena vhodná metoda sanace. Pro okolí areálu podniku byl vytvořen dlouhodobý monitorovací plán přirozené atenuace.

Význam sledování NA procesů

Jak vyplývá z předchozích praktických příkladů, kvalifikované vyčíslení procesů přirozené atenuace umožňuje definovat reálná ekologická rizika a na jejich základě navrhnout optimální sanační technologii a stanovit reálné hodnoty cílových parametrů. Posouzení vlivu jednotlivých NA procesů na rozsah a časový vývoj znečištění umožňuje dále intenzifikovat již aplikované sanační postupy. Tím dochází k úspoře nemalých finančních prostředků. Aplikace monitoringu přirozené atenuace jako sanační strategie přichází v úvahu pouze v případě, že nebude ohroženo lidské zdraví nebo životní prostředí a alternativní sanační technologie nejsou cenově přijatelné, jsou technicky nerealizovatelné nebo představují významné riziko přenosu kontaminantů do dalších složek životního prostředí či do odpadů. Monitoring NA procesů je možné kombinovat s aktivním sanačním zásahem a aplikovat pouze na části kontaminovaného prostoru. Výhodou tohoto způsobu „sanace“ je omezení vzniku odpadů, jejich přepravy a následné likvidace a minimalizace zásahů do prostředí. Částečnou nevýhodou je delší časové období nutné pro snížení koncentrace kontaminantu na přijatelnou mez a dlouhodobý monitoring probíhajících procesů.

Jste zde