Kerozinnal szennyezett terület hidraulikai, vízminőségi és mikrobiológiai szempontú vizsgálata Máthé Ágnes Réka Eötvös Loránd Tudományegyetem Környezettudomány MSc 2015 Témavezetők: Kovács József és Kőhler Artúr
Probléma háttere Üzemanyag tartályok - kiemelés Felszín alatti környezeti kár Tényfeltárás lehatárolás - monitoring Kiegészítő vizsgálatok hidraulika vízkémia mikrobiológia Kiemelt tartályok helye
Tényfeltárás Szennyező anyag kerozin Földtani közeg homokos kavics Felszín alatti víz alacsony gradiens, nyugatias áramlás
Monitoring I. Vízáramlási viszonyok változása Gradiens: 3x10-4 Irány: nyugatias Gradiens: 1 x 10-2 Irány: északias Gradiens: 1 x 10-3 Irány: északias Szennyezett terület vízszinttérképei
koncentrációk (ug/l) koncentrációk (ug/l) koncentrációk (ug/l) Monitoring II. Stagnáló/csökkenő koncentrációk DRF-1 kút szennyezettség változások 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 DRF-8 kút szennyezettség változások 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Összes PAH naftalinok nélkül Naftalinok TPH (C5-C40) Egyéb alkil benzolok összesen Xilolok összesen Etil-benzol 120 Dátum DRF-8 kút szennyezettség változások - benzol Dátum Toluol Benzol 100 80 60 40 20 0 Dátum
Szennyezett felszín alatti víztest számított felszíni vetülete (m 2 ) Szennyezett felszín alatti víztest számított felszíni vetülete (m 2 ) Monitoring III. 25000 20000 Szennyezett terület változásai Etilbenzol, xilolok, TPH, naftalin csökken Benzol és alkilbenzol ingadozik, nincs szignifikáns csökkenés Csóva (szennyezett térrész) életciklus szakaszai 15000 10000 5000 0 2010. jan.. 2011. máj.. 2012. okt.. 2014. febr.. Dátum Szennyezett terület változásai 20000 15000 10000 5000 0 2010. jan.. 2011. máj.. 2012. okt.. 2014. febr.. Dátum Benzol alkilbenzol Etilbenzol xilolok TPH naftalin (NÉMETH, 2003)
Saját vizsgálatok - célkitűzések Korábban áttételes (vízkémia alapján mikrobiológiai aktivitás) becsült (szivárgási tényező) Kiegészítő vizsgálatok Szivattyútesztek k-tényező meghatározása Vízkémiai vizsgálatok (nitrát, oldott vas, szulfát) Mikrobiológiai vizsgálatok (szénhidrogén biodegradációja)
Szivárgási tényező [m/s] Hidraulikai vizsgálatok Gradiens: 10-3 m/m Áramlás iránya ÉNy (2014.dec.) Szivárgási tényező kútteszt Egy kutas, visszatöltődéses teszt 1,00E+00 1,00E-01 Szivárgási tényezők összehasonlítása Theis nem egyensúlyi egyenlete alapján Cooper-Jacob szerint módosítva 1,00E-02 1,00E-03 1,00E-04
Kerozin, vízkémia és mikrobiológia kapcsolata Koncentráció csökkenés: pl. mikrobiológiai aktvitás miatt legjelentősebb hatás Elektron-transzfer: mikroorganizmusok + elektron donor (szubsztrát) + elektron akceptor anyagcseretermékek + energia + mikroorganizmusok Aerob (O 2 ) leggyorsabb, leghatékonyabb Anaerob (NO 3, Mn(IV), Fe(III), SO 4 ) Csökkenő hatékonyság Fermentáció metanogenezis Alacsony hatékonyság (TAMÁS és KOVÁCS, 2008)
Vízkémia - tényfeltárás Csökkenő NO 3 Növekvő Mn(II) Növekvő Fe(II) Csökkenő SO 4 Metanogenezis? Szennyezettség biodegradációjának indikátorai koncentráció térképek
Koncentráció [mg/l] Vízkémia saját vizsgálat Nitrát redukció Vas redukció Szulfát redukció? DRF-1 szulfát koncentráció változása 160 140 120 100 80 60 40 20 0 2010. január 2012. július 2014. december 2014. szeptember
Mikrobiológiai vizsgálatok I. Általános csíraszám (petri, nitrátleves) (eredmény nem konklúzív) Nitrátredukáló csíraszám CO 2 termelés Kerozinbontó csíraszám Metántermelés
Csíraszám [db/ml] CO2 mennyisége [ml] Mikrobiológiai vizsgálatok II. CO 2 termelés Mikrobiális nitrát redukció kimutatása 120 100 80 60 CO 2 termelés (23 nap) DRF-6 DRF-4 40 DRF-1 10000 Nitrát redukáló csíraszám 20 0 9.17.2014 9.27.2014 10.7.2014 Idő DRF-8 1000 100 10 Július Szeptember 1 DRF-4 DRF-6 DRF-1 DRF-8 Minta
Mikrobiológiai vizsgálatok III. Kerozinbontó Csíraszám [db/ml] 1000 100 10 Kerozinbontó csíraszám Július Szeptember 1 DRF-6 DRF-4 DRF-1 DRF-8 Minták Metántermelő
Szennyezettségi állapot prognózisa Szennyezőanyag csökkenése: biodegradáció? 1. mennyiségcsökkenés kimutathatósága 2. geokémiai indikátorok területi eloszlása 3. mikrobiális aktivitás: labor Mikrobiológiai aktivitás számszerűsítése Szennyezőanyag csökkenése számítható Természetes rehabilitáció prognózis Asszimilációs kapacitás (SUTHERSAN, 1996)
Szennyezettségi állapot prognózisa asszimilációs kapacitás utánpótlódó víz mennyisége alapján (a mért k-tényező felhasználásával) oldott szennyezőanyag mennyiség (benzol egyenérték) talajszemcsékhez kötött fázis hatásának figyelembevétele Értékelése időpontra: ha a napi asszimilációs kapacitás elegendő az oldott szennyezőanyag mennyiség bontásához Eredmény: minimum időpont: 2031 Koncentrációcsökkenés prognózis
Összefoglalás Kiegészítő vizsgálatok eredménye: mikrobiális nitrát redukció bizonyítva mért k-tényező a becsültnél két nagyságrenddel nagyobb Levont következtetés Szennyezettség életciklus állapotának pontosítása elmélettel egyező Reális prognózis Felszín alatti környezeti károk: Probléma: évtizedekkel később (pl. Illatos út) -> Megismerésük fontos
Háttérképek: FTR 2000 Kft Köszönöm a figyelmet! Köszönöm a segítséget témavezetőimnek, Kovács Józsefnek és Kőhler Artúrnak.
Kérdések a diplomamunkához Mádlné Szőnyi Judit 1. A hidraulikus gradiensek időbeli változékonysága (16. ábra) és a K-tényező becslés (két nagyságrendi eltérése) milyen nagyságrendű hibával terheli az asszimilációs kapacitásra vonatkozó becslést? 2. A tényfeltárás idején a szennyezett területen szulfátredukciót feltételeztek, saját vizsgálataival nitrát és vasredukciós fázist talált. Ezt hogyan magyarázza? Vajna Balázs 1. A CO 2 termelést miért 4 C-on végezték? 2. A 46. oldalon írja, hogy A petri csészékben végzett összcsíraszám meghatározásnál kapott eredmények alapján feltételezhetően nem tudtam steril munkát végezni. Miből gondolja, hogy nem tudott steril munkát végezni?
Kérdések a diplomamunkához Mádlné Szőnyi Judit 1. A hidraulikus gradiensek időbeli változékonysága (16. ábra) és a K-tényező becslés (két nagyságrendi eltérése) milyen nagyságrendű hibával terheli az asszimilációs kapacitásra vonatkozó becslést? Gradiens: a számítás az ötéves átlag alapján történt K-tényező [m/s] Gradiens Porozitás Fluxus [m/s] Felület [m2] Átáramló víz [l/s] Átáramló víz [l/nap] Össz. egységnyi AK Napi AK Prognózis Mért K 1E-01 1E-04 0,3 3,3E-05 200 6,67 576000 4,515 2600640 2031 Becsült K 7E-04 1E-04 0,3 2,3E-07 200 0,05 4000 4,515 18060 2073
Kérdések a diplomamunkához Mádlné Szőnyi Judit 2. A tényfeltárás idején a szennyezett területen szulfátredukciót feltételeztek, saját vizsgálataival nitrát és vasredukciós fázist talált. Ezt hogyan magyarázza? Tényfeltárás idején a szulfátredukció méréssel megalapozott Nem csak térbeli, időbeli változás is
Kérdések a diplomamunkához
Kérdések a diplomamunkához Vajna Balázs 1. A CO 2 termelést miért 4 C-on végezték? Felszín alatti víz: 13 C körül Technikai akadályok: laborhőmérséklet vagy 4 C? Konzervatív módon
Kérdések a diplomamunkához Vajna Balázs 2. A 46. oldalon írja, hogy A petri csészékben végzett összcsíraszám meghatározásnál kapott eredmények alapján feltételezhetően nem tudtam steril munkát végezni. Miből gondolja, hogy nem tudott steril munkát végezni? meleg (28 C) 10^-2 10^-3 10^-4 10^-5 10^-6 10^-7 DRF-6 250 24 3 0 0 1 DRF-4 5 2 0 6 1 4 DRF-1 0 0 0 0 1 2 DRF-8 70 1 0 1 0 1