Kovács Gábor - Szalay Ilona 1. Bevezetés. A kitörés esemény naptára

Átírás

1 Földrajzi Konferencia, Szeged A PUSZTASZŐLŐSI PSZ 34. SZ. KÚT KITÖRÉSÉNEK HATÁSA A KÖRNYEZETRE Kovács Gábor - Szalay Ilona 1 Bevezetés A MOL Rt. Pusztaszőlős Psz 34. számú kútja augusztus 18-án, a kút homokszűrő szerelvényének cseréje közben kitört, és a kiáramló gáz rövid időn belül begyulladt. A kitörés elfojtására november 16 án került sor. A Környezetgazdálkodási Intézet (KGI) mobil mérőállomása augusztus 24. és november 23. között folyamatosan mérte a Psz 34. sz. gázkút környezetének levegőminőségi, valamint a légkör fizikai állapotának jellemző paramétereit. A mérési eredmények értékelése során, több szempont alapján próbáltuk meghatározni a gázkitörés környezetre gyakorolt hatását. A kitörés főként a levegő és vízminőségre, valamint a zajszintre jelentett terhelést. Jelen munkánkban a kitörési periódus levegőminőségének alakulását vizsgálatuk részletesen. A kitörés esemény naptára Az augusztus 18-án kitört kút szeptember 10 ig a betárolt földgázt termelte vissza kb. 2 millió m 3 /nap mennyiségben. A gáz túlnyomórészt elégett. Az elfojtási műveletek során szeptember 1 én 4 órás, szeptember 3 án 7 órás, szeptember 4 én 16 órás, szeptember 9 és 10 én 21 órás időtartamban a gáz nem égett, a levegőbe engedték. Szeptember 10. és 21. között a kút folyamatosan vizesedett el, a termelt gázmennyiség fokozatosan csökkent m 3 /napra. Eközben a termelt termálvíz mennyisége folyamatosan emelkedett 1000 m 3 /napról 5000 m 3 /napra. Szeptember 21. és november 16. között a kút termálvíz termelése közelítőleg állandó értéken maradt ( m 3 /nap), gáztermelése csökkenő tendenciát mutatott. Ezen időszakban a feltörő gáz folyamatosan elégett. November 16-án kor a Psz 34. sz. M1 mentesítő fúráson keresztül a Psz 34. sz. kút 7 -os béléscsövébe mechanikus elzárást és cementdugót helyeztek el, mellyel a kútban a gázkitörést véglegesen lezárták. Az elfojtási munkálatok és a kitörés jellege alapján több szakaszra bontottuk a kitörési időszakot, és a mérési eredményeket ezen periódusokra vonatkozóan értékeltük. A mérési eredmények feldolgozása A KGI mérőbusza augusztus 24. és november 23. között folyamatos gyűjtötte az adatokat a légkör állapotáról és meghatározott komponenseinek (lásd alább) alakulásáról három háttér mérési és öt darab, terhelési vizsgálati mérőponton. A vizsgálatra alkalmas mérési pontok kijelölésére a MOL Rt. munkatársaival történő egyeztetetés után került sor. A mérőbusz csak előre maghatározott útvonalon közlekedhetett, betartva a biztonsági előírásokat. Ezen a szükségszerűen meghatározott útvonalon történt a terhelési vizsgálatok méréspontjainak kijelölése, szem előtt tartva a gázkút környezetében uralkodó fő szélirányokat, a gázkitöréshez legközelebb eső lakott települések terheléseinek vizsgálatát 1 Kovács Gábor Alsó-Tisza vidéki Környezetvédelmi Felügyelőség, Szeged kovacsg@sol.cc.u-szeged.hu Szalai Ilona Alsó-Tisza vidéki Környezetvédelmi Felügyelőség, Szeged 1

2 Kovács G. Szalay I.: Pusztaszőlősi kút kitörésének (lásd 1. ábra). A háttér vizsgálatok három mérési ponton történtek a kitöréstől távol (4 6 kmre) elhelyezkedő települések közelében. A bázis mérőponton a teljes vizsgált időszak alatt folyamatos mérés történt, míg a többi ponton rövid időszakokban alkalmi mérések történtek Az első lépésben a kitörés jellege alapján felosztottuk a teljes mérési időszakot. A terhelési vizsgálat mérési pontjain gyűjtött adatokat a kitörés és az azt követő egyes részeseményekhez kapcsolva dolgoztuk fel, mivel a környezetbe jutó légszennyező anyagok minősége és mennyisége az egyes részesemények függvénye. Az alábbiakban megadjuk az egyes időszakok főbb jellemzőit. 1. ábra. Immissziós mérőpontok a Psz-34. sz. gázkút környezetében. 2

3 Földrajzi Konferencia, Szeged időszak ( , , ) vizsgált légszennyező komponensei: SO2, NO, NO2, O3, CO, metán, nem-metán, BTX (benzol, toluol, xilol). Napi 2 millió m3 gáz égett el (lásd 2. ábra). A földgáz égése tökéletesnek vehető, így a CO képződése alárendelt, ugyanakkor a magas hőmérséklet miatt a NOx képződése, valamint a földgázban nyomokban előforduló szerves kén elégése során keletkező SO2 terhelés elképzelhető. A kiáramló gáz nagy sebessége miatt a zaj és az infrahangszint huzamosabb ideig meghaladta a kibocsátási határértéket. 2. ábra. A Psz-34. sz. gázkút égése. 2. időszak ( , 03., 04., 09., 10.) légszennyező komponensei: SO2, NO, NO2, O3, CO, CO2, metán, nem-metán, BTX (benzol, toluol, xilol), össz szénhidrogének CnHm, ΣS. Az elfojtási kísérletek során a gáz nem égett (lásd 3. ábra), így ezek a legkritikusabb időpontok a légszennyezés tekintetében. A kritikus állapotok gyorsan lecsengtek, miután megszűnt a földgáz kiáramlása. A metán a magasabb légrétegekbe áramlova szétoszlott. 3. ábra. A Psz-34. sz. kútból feltörő gáz 3

4 Kovács G. Szalay I.: Pusztaszőlősi kút kitörésének időszak ( és ) légszennyező komponensei: a vizsgált légszennyezők száma folyamatosan csökkent. Október 26 a után csak a SO2, NO, NO2, CO, CO2, metán, nem metán szennyezőket vizsgálták. A fenol és illékony szerves komponensek szakaszos mintavételezéssel történő vizsgálatára azonban ebben az időszakban került sor. A feltörő elégett gáz mennyisége csökkent. A kitörés fokozatosan elvizesedett (lásd 4. ábra), s mintegy m3 termálvíz került a felszínre, melyből m3-t átmeneti tározókba helyeztek el, m3-t a Czakó éri csatornába vezettek és mintegy m3 elpárolgott, elszivárgott. 4. ábra. Rétegvíz feltörés a Psz-34. sz. kútból. A második lépésben az egyes időszakokra jellemző félórás mérési eredményekből órás és napi átlagokat számítottunk, melyeket összevetettük az adott komponensekre megadott határértékekkel. Végül a kritikus időszakok mérési adataiból statisztikai modellek segítségével megrajzoltuk egyes komponensek immissziójának térbeli alakulását. Öt mérőpont adatai alapján szerkeszthető immissziós térképek elkészítéséhez kiválasztottuk azt az időszakot (augusztus 25 szeptember 3), amelyben minden ponton közel egy időben, folyamatosan történtek a mérések. A mérés jellegéből adódóan a mérőkocsi egyszerre csak egy ponton de a kiválasztott időszakban minden ponton hosszabb-rövidebb ideig mérte az immissziót. A későbbiekben szinte csak a bázison történtek mérések, így annak az időszaknak az immissziós térképei nem lehetett elkészíteni. A munkához ARCINFO és ARCVIEW GIS 3.2 szoftvereket használtunk. A statisztikai modellek alapjául szolgáló térképeket a pontokban mért adatok alapján, a jellemző vonalas rétegeket a DTA 50-es fedvények felhasználásával készítettük el. A mérési eredmények értékelése A vizsgált adatsorok értékelését a korábban megadott időszakokra vonatkozóan tárgyaljuk. 4

5 Földrajzi Konferencia, Szeged Az egyes légszennyező komponensek terhelés vizsgálata céljából a mért adatokat összevetettük az MSZ számú szabványban előírt levegőminőségi (immissziós) normákkal (lásd 1. táblázat). A CO 2, összes szénhidrogének (C n H m), és összes kén (κs) légszennyezőkre jelenleg nincs levegőminőségi határérték megállapítva. 1. táblázat. Levegőminőségi normák az MSZ sz. szabvány alapján. Szennyező anyag Védett I. 24 órás határérték ( g/m 3 ) Kén-dioxid (SO 2 ) Szén-monoxid (CO) Nitrogén-oxidok (mint NO 2 ) Ózon (O 3 ) Metán Fenol Benzol Toluol Xilol Védett I. 30 perces határérték ( g/m 3 ) A kitörés utáni levegőminőségi állapot értékelése (1. időszak) A földgáz nagy mennyiségben égett megfelelően nagy mennyiségű O 2 jelenlétében, tehát a földgáz égése majdnem tökéletesnek tekinthető, CO képződésére csak kismértékben számíthattunk. A magas hőmérsékletek kialakulása miatt a NO x képződése és az ebből származó terheléseknek a mértéke figyelemre méltó lehetett. Az időszakra vonatkozó terhelés vizsgálatok eredményeinek és az ugyanebben az időszakban mért háttér vizsgálatok értékeinek összehasonlítása alapján megállapítható, hogy a terhelés a vizsgálati pontok egyikében sem volt a háttér vizsgálatokat meghaladó mértékű. A vizsgált légszennyezők napi átlagos mennyisége a levegőminőségi határértékeket nem haladja meg. A CO a 24 órás határérték 10%-át, a NO x a határérték % át éri csak el. Az ózon mérések napi átlaga az M1 és M2 mérési pontokon eléri a 100 g/ m 3 határértéket, a háttérmérési pontokon szintén határérték közeli maximumokat mértek. (Az országos immissziós mérőhálózat által közölt adatok szerint augusztusban 65,7 g/m 3, szeptemberben 37,4 g/ m 3 az ózon koncentráció forgalmas útvonalak mentén, forgalommal nem terhelt területeken g/m 3 ). Látható, hogy a kitörés ideje alatt mért ózon koncentrációk nem térnek el jelentősen a területre jellemző értékektől. A földgáz elégése során keletkező nagy mennyiségű CO 2 a terhelési pontok mérési eredményeiben is jelentkezik ( mg/m 3 napi átlagok). A légkörben mg/m 3 koncentrációban jelenlévő CO 2 -hoz képest nem jelentősek a mért szén-dioxid értékek és nem okoznak káros környezeti terhelést a közvetlen környezetben. (A CO 2 -ra vonatkozóan levegőben a maximális megengedett koncentráció (MK) érték 9000 mg/m 3.) A CO 2 -ra vonatkozó levegőminőségi határérték jelenleg nincs érvényben. A kitörés során elégett földgázból származó, összes CO 2 kibocsátás ( 6,04x10 4 tonna) nem okozhat jelentős terhelést. Az időszakban még vizsgált BTX (benzol, toluol, xilol) légszennyezők az alkalmazott módszer kimutatási határa közeli értékben voltak csak regisztrálhatók, a háttér és a terhelés vizsgálat pontjaiban is. 5

6 Kovács G. Szalay I.: Pusztaszőlősi kút kitörésének Az elfojtási kísérletekhez, a vadkitöréshez kapcsolódó (2. időszak) levegőminőségi állapot értékelése A légszennyezés tekintetében a legkritikusabb időszak az volt, amikor a kitörő földgáz elégetlenül a levegőbe jutott. Szükségszerűen, a földgáz összetételéből adódóan, újabb légszennyező anyagok vizsgálata vált szükségessé a terhelések megállapítására. A nyers földgáz 94,56 mol% a metán, tehát a környezeti levegőben a metán nagymértékű megjelenésével kellett számolni. A vizsgált légszennyezők közül a napi félórás értékeket vizsgálva megállapítható, hogy a NO x, CO, O 3 értékek nem változtak az előző időszakhoz képest. A metán, az összes CH k, a BTX és totál CH k mennyisége az M1 mérési ponton szeptember 04-én érte el a maximumot, ahol metánból két félórán keresztül 332,3 mg/m 3 értéket mértek (lásd 5. ábra). Szeptember 10-én a bázison félóráig 50,3 mg/m 3 mértek. Meg kell jegyeznünk, hogy a kritikus időszakokban biztonsági okokból (robbanás veszély) a mérőbuszt távolabbi mérési pontra helyezték át (M1 mérési pontról Kardoskút Tótkomlós országútra), ahol szintén fél órás időtartam alatt a határérték 17-szeresét mérték szeptember 09-én. 5. ábra. A metán napi maximum koncentrációjának alakulása szeptember között a bázis mérési ponton. mg/m max. érték. átlagérték Ezek a lökésszerűen kialakuló maximum értékek a metánra vonatkozó 30 perces határérték (5 mg/m 3 ) szorosai. A félórás részletes vizsgálati eredményekből látható, hogy ezek az értékek a következő vizsgált félórában már a határérték alá csökkentek, azaz a metán terhelési maximumai (és ezzel együtt az összes CH terhelés) nagyon hamar lecsengettek (lásd 6. ábra) A metán terhelések gyors lefutásai a metán fizikai tulajdonságából adódnak, hiszen a metán gáz könnyebb a levegőnél, így a magasabb légrétegekbe emelkedve szétoszlik. Az elfojtási műveletek időszakaiban a metán terhelések napi átlaga is túllépi az erre vonatkozó 24 órás határértéket, mely túllépés az igen magas rövid idejű terhelések következménye. (A metán maximálisan megengedett értéke a munkahelyi légtérben (MAK értéke) 300 mg/m 3, ezen koncentráció értékek hatására bódultság, aluszékonyság lép fel. A vizsgált területről ilyen jellegű lakossági bejelentésekről nincs tudomásunk, helyszíni bejárásaink során a helyi lakosok észrevételt nem tettek.) 6

7 Földrajzi Konferencia, Szeged ábra. A metán koncentrációjának alakulása szeptember 4 én a bázison. µg/m :00-08:30 08:30-09:00 09:00-09:30 09:30-10:00 10:00-10:30 10:30-11:00 11:00-11:30 11:30-12:00 12:00-12:30 12:30-13:00 13:00-13:30 13:30-14:00 14:00-14:30 14:30-15:00 15:00-15:30 15:30-16:00 A vadkitöréshez kapcsolódó időszak részletes mérési eredményeit vizsgálva, megállapítható, hogy a benzol, toluol, xilol szennyezők mennyisége kissé megemelkedett, de a határértékük töredékét sem érik el (lásd 7. ábra). A totál szénhidrogének mennyisége szeptember 04-én a délutáni órákban többször, a metán koncentráció értékeinek megemelkedésével egy időben megnőtt, jelezve más beazonosítatlan szénhidrogének megjelenését is, melyek azonban a metánhoz hasonlóan csak rövididejű terheléseket okoztak. Az 1. és a 2. időszakban a hangsebességgel kiáramló gáz jelentős zaj és infrahang terhelést jelentett a környezetre. A kitöréstől 150 m-re 100 db zajszintet észleltek. a kitöréstől 1200 m, Pusztaszőlős területén 61 db t, ami jelentősen túllépi az 50/40 db es nappali/éjszakai határértéket. Az infrahangszint 103 db volt a településen, mely szintén jelentős túllépést a 85/80 db es nappali/éjszakai határértékhez viszonyítva. A csökkenő földgáz kiáramlással lecsengett a zajterhelés is. 7

8 Kovács G. Szalay I.: Pusztaszőlősi kút kitörésének 7. ábra. A vadkitörés ideje alatt mért BTX legnagyobb félórás átlagértékei. µg/m bázis bázis bázis M1 határérték* benzol toluol m, p-xilol 3. és 4. időszak, a kitörés elvízesedése A vizsgált időszakok alatt a feltörő és elégett gáz mennyisége csökkent, a mérési eredmények is a légszennyező anyagok mennyiségének csökkenését mutatják. A méréseket ebben az időszakban csak a bázis megjelölésű mintavételi pontban végeztek, vizsgálva minden eddig vizsgált szennyezőt, kivéve a BTX légszennyezőket. A mérési eredmények alapján megállapítható, hogy ebben az időszakban az augusztusi és szeptemberi háttér vizsgálatok mérési eredményeivel közel egyező a légszennyező anyagok koncentrációja. Az időszakon belül a légszennyező anyagok mennyisége csökkenő tendenciát mutat, különösen a metán légszennyező esetében, november 16 tól kezdődően a napi átlagok nem lépik túl a 24 órára vonatkozó 1 mg/m 3 határértéket. A bázis mintavételi ponton szakaszos (2-4-6 órás) mintavétellel szeptember 27 30, és október és 09-én vizsgált fenolt csak néhány mintából sikerült meghatározni. A mintákból a kis érzékenységű módszerrel kimutatott fenol koncentráció a levegőre vonatkoztatva a 10 g/m 3 levegőminőségi határértéket meghaladja, ezek a túllépések azonban a módszer hibája miatt megkérdőjelezhetőek. A bázisponton október 04-én, szintén szakaszos mintavételezéssel rövid ideig vizsgált illékony szerves légszennyezők közül egy sem volt detektálható. Statisztikai modell számítások A gázkitörés közvetlen környezetében 5 mérőponton folytak immissziós mérések augusztus 25. és november 23. között. Célunk az volt, hogy a vizsgált 12 napos időszakra, elkészítsük a rendelkezésünkre álló mért immissziós adatokból a Psz-34. sz. gázkút közvetlen környezetére az egyes komponensek immissziós eloszlási térképeit. Az egyes mérőpontokhoz hozzárendeltük a félórás immissziós értékek napi átlagait, valamint a félórás immissziók napi maximum értékeit, melyekből két térkép sorozatot készítettünk el NO, NO 2 és metán komponensekre vonatkozóan. A modellek létrehozásánál figyelembe kellett vennünk, hogy 8

9 Földrajzi Konferencia, Szeged viszonylag rövid ideig és mindössze 5 ponton történtek közel egyidejű mérések. Két modell alapján (gravitációs modell és krigelés) próbáltuk meghatározni a mért immissziós adatok közötti értékek lehetséges térbeli eloszlását. A térképek 25, illetve 10 m-es raszterben készültek el. Mindkét modellel végzett vizsgálatok eredményei alapján a terhelt terület egy becsült immissziós eloszlását tudtuk megadni (lásd 8. ábra). A számított immissziós értékek azonban messzemenő következtetések levonására jelen esetben nem alkalmasak, mivel a mérőpontok sűrűsége nem kielégítő egy részletes elemzéshez, valamint a szinkron mérésék csak szűk intervallumot fognak át. A légszennyező komponensek terjedését az uralkodó szélirány (lásd 9. ábra) jelentősen meghatározza, ami az immisszió alakulásában karakterisztikusan jelenik meg. 8. ábra. A metán napi immissziós maximum értékei augusztus 25. és szeptember 03. között. 9

10 Kovács G. Szalay I.: Pusztaszőlősi kút kitörésének 9. ábra. Szélirány gyakoriság Pusztaszőlősön augusztus 30. november 23. között. É 40 ÉNY ÉK 10 NY 0 K DNY DK D Összefoglalás A kitörés teljes időtartamának általános értékeléseként megállapítható, hogy csak a kitörés közvetlen környezetében, nagyrészt az elfojtási kísérletek ideje alatt, az elégetlen földgáz terjedéséből voltak határértéket meghaladó terhelések metán légszennyező anyagból. A terhelések lökésszerűen, rövid ideig jelentkeztek. A maximum 30 perces időtartammal bekövetkező terhelések egészség károsító hatása nem várható, helyszíni bejárásaink során a helyi lakosság a terhelésekkel kapcsolatosan észrevételt nem tett. Mivel a gáz égési hőmérséklete és áramlási sebessége kiugróan magas volt, ezért pontos immisszós terjedési modellezést nem tudtunk végezni. Bizonyos, hogy a szennyező anyagok jelentős része magasabb légrétegekbe áramlott és közben szétoszlott. A vizsgálati eredmények alapján megállapítható, hogy a kitörést követően, a feltörő nagy mennyiségű földgáz égésekor keletkező légszennyezők nem okoztak határérték feletti terhelést sem a háttér vizsgálati pontokon, sem pedig a kitörés közvetlen környezetében. A kitörés teljes időszakára vonatkozóan az egyes légszennyezők legmagasabb napi átlagértékeit a rájuk vonatkozó védett I. 24 órás határértékekkel összevetve megállapíthatjuk, hogy az ábrázolt légszennyezők közül egyik sem éri el a megengedett határérték 50 % át sem (lásd 10. ábra). 10

11 Földrajzi Konferencia, Szeged ábra. A mért komponensek legmagasabb napi átlagértékei között. g/m max. érték határérték SO2 NO2 toluol Köszönetnyilvánítás Köszönetet mondunk a Környezetgazdálkodási Intézetés és a MOL Rt. azon dolgozóinak, akik a méréseket végezték és segítséget nyújtottak az adatszolgáltatásban. Bódis Katalinnak, aki a térinformatikai modell számításokat végezte. Továbbá dr. Szelesné Kutas Borbálának és Lovrityné Kiss Beátának hasznos észrevételeikért. 11