Obsah: TŘÍDĚNÍ DEKONTAMINAČNÍCH TECHNOLOGIÍ PRAKTICKÝ VÝBĚR TECHNOLOGIE (TECHNOLOGIÍ) – kriteria KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Literatura: Dekontaminační technologie (Kubal, Burkhard, Březina) http://www.vscht.cz/uchop/CDmartin/index.html (přístup přes domovské stránky ústavu 240)

TŘÍDĚNÍ DEKONTAMINAČNÍCH TECHNOLOGIÍ podle místa realizace podle dekontaminovaného media podle používané strategie podle účinnosti a míry používání

TŘÍDĚNÍ DEKONTAMINAČNÍCH TECHNOLOGIÍ podle místa realizace in-situ ex-situ (on-site, off-site) podle dekontaminovaného media pro zeminy, sedimenty, kaly (tuhé materiály) pro podzemní vody, povrchové vody, průsaky vzdušné emise, odplyny

TŘÍDĚNÍ DEKONTAMINAČNÍCH TECHNOLOGIÍ podle používané strategie destrukce nebo změna kontaminantu (termické, chemické, biologické) extrakce nebo separace kontaminantu z/od environmentálního media - vyžaduje následné využití/zneškodnění kontaminantu (desorpce vč. termické, praní, extrakce rozpouštědly, venting, separace nemísitelných kapalných fází, adsorpce, stripování, iontová výměna) imobilizace kontaminantu (stabilizace, solidifikace, vitrifikace, „containment“ technologie) pomocné technologie (bariery, hydraulické štěpení, pneumatické štěpení, torpedace) podle účinnosti a míry používání ověřené a používané ve fázi poloprovozního nebo provozního ověřování vyvíjené Praktické třídění In situ fyzikální/chemické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly In situ termické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly In situ biologické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly Ex situ fyzikální/chemické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly Ex situ termické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly Ex situ biologické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly Jiné technologické postupy pro zeminy, sedimenty a kaly In situ fyzikální/chemické postupy pro podzemní vody, povrchové vody a průsaky In situ biologické postupy pro podzemní vody, povrchové vody a průsaky Ex situ fyzikální/chemické postupy pro podzemní vody, povrchové vody a průsaky Ex situ biologické postupy pro podzemní vody, povrchové vody a průsaky Jiné technologické postupy pro podzemní vody, povrchové vody a průsaky Technologie pro vzdušné emise/odplyny

PRAKTICKÝ VÝBĚR TECHNOLOGIE (TECHNOLOGIÍ) - kriteria vlastnosti kontaminantu (fyzikální, chemické, toxikologické) a kontaminační profil dekontaminované medium geologické, hydrologické poměry stanoviště ekonomické aspekty specifické společenské nebo sociální aspekty

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Kriteria třídění Praktické třídění Chování kontaminantů v životním prostředí

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Kriteria třídění fyzikální vlastnosti (plynné, kapalné, tuhé) chemické vlastnosti (organické kontaminanty, anorganické kontaminanty) Praktické třídění Těkavé organické látky (VOCs) Semitěkavé organické látky (SVOCs) Ropné látky Anorganické látky kovy (těžké kovy, radionuklidy) ostatní (asbest, kyanidy) Výbušniny

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Chování kontaminantů v životním prostředí Plynné kontaminanty Tuhé kontaminanty Kapalné kontaminanty Podpovrchová kontaminace ve vodě omezeně rozpustnými kontaminanty (LNAPLs, DNAPLs)

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Chování kontaminantů v životním prostředí Plynné kontaminanty ovzduší - přímé ohrožení kvality ostatní složky (zeminy, podzemní vody) v první fázi prakticky neovlivňují migrace (v závislosti na bodu varu/tensi par) vzdušnými masami do vzdálenějších až polárních oblastí planety příp. kumulace ve vysokých oblastech atmosféry (freony) rozpustné ve vodě koncentrace sněhovými nebo dešťovými srážkami, ovlivňování okolí v místech spadu. Tuhé kontaminanty nerozpustné depozice ve svrchních několika centimetrech povrchové vrstvy zeminy migrace se srážkovými vodami puklinami větrnou erosí a přenosem jemných půdních částic jako páry (měřitelná tenze par) vzdušnými masami do vzdálenějších až polárních oblastí planety rozpustné srážkovými vodami do spodních vrstev půdního horizontu (ohrožení kvality podzemních vod)

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Chování kontaminantů v životním prostředí Kapalné kontaminanty rozpustné ve vodě ve vodě omezeně rozpustné Podpovrchová kontaminace ve vodě omezeně rozpustnými kontaminanty (LNAPLs, DNAPLs) plynná fáze: kontaminanty jsou přítomny jako páry v nenasycené zóně (významná u VOCs) tuhá fáze: kontaminanty jsou v kapalné formě adsorbovány na částečky zeminy v nasycené i nenasycené zóně vodná fáze: kontaminanty jsou rozpuštěny ve vodě v pórech podle své rozpustnosti jak v nasycené tak v nenasycené zóně nemísitelná fáze: kontaminanty jsou přítomny jako nevodná kapalná fáze (Non-Aqueous Phase Liquids, Dense Non-Aqueous Phase Liquids)

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Podpovrchová kontaminace ve vodě omezeně rozpustnými kontaminanty (LNAPLs)

KONTAMINANTY A JEJICH CHOVÁNÍ V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ Podpovrchová kontaminace ve vodě omezeně rozpustnými kontaminanty (DNAPLs)

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Anorganické složky zemin Organické složky zemin Základní charakteristiky zemin (zrnitost, homogenita a isotropie, sypná hmotnost zeminy a hustota částic, porozita, permeabilita, vlhkost, pH, Eh, TOC, BOD,COD, akceptory elektronů) Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Fyzikální a chemické parametry (tzv. úplný rozbor) Hydrogeologické parametry (úroveň hladiny a její kolísání, směr a rychlost proudění a další – monitorovací vrty, čerpací zkoušky) Vzdušné emise a odplyny Složení půdního vzduchu Atmogeochemické stanovení Ventovací zkouška

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Anorganické složky zemin Průměrné zastoupení prvků v zeminách: oxidy sorpce tlumení pH uhličitany sírany křemičitany, jílové materiály mechanické vlastnosti velikost povrchu (sorpce) schopnost zadržovat kationty (CEC - Cation Exchange Capacity) Kyslík - 46% Křemík - 27,7% Hliník - 8,1% Železo - 5,0% Vápník - 3,6% Sodík - 2,8% Draslík - 2,6% Hořčík - 2,1%

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Velikosti povrchu některých typů zemin Anorganické složky zemin Velikost povrchu:   Koloidní částice (např. 1 nm) 2500 m2/g Ostatní částice (např. 1000 nm) 2,5 m2/g Jíl 150-250 m2/g Prachovitý jíl 120-200 m2/g Prachovitá zemina 50-200 m2/g Hlinitopísčitá zemina 50-100 m2/g Písčitá zemina 10-40 m2/g Vybrané vlastnosti některých anorganických složek zemin Složka Sumární vzorec CEC (mol/kg) Plocha povrchu (m2/kg) Kaolinit Al2Si2O5(OH)4 0,01 - 0,1 0,1 - 0,2 x 105 Montmorillonit Nax[(Al2-xMx)Si4O10(OH)2] 0,8 - 1,2 6 - 8 x 105 Vermiculit Na[Mg3(Si4-xAlx)O10(OH)2] 1,2 - 1,5

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Organické složky zemin chemicky nejaktivnější část zeminy zdrojem esenciálních prvků ovlivňují strukturu zeminy přispívají ke kationvýměnné kapacitě (cation exchange capacity - CEC) a tlumící schopnosti a j. huminové látky vznikají akumulací neživé rostlinné hmoty a částečně rozložených a částečně resyntetizovaných rostlinných a živočišných zbytků (humifikace) biochemicky velmi resistentní vysoce koloidní charakter měrný povrch a adsorpční kapacita (vyšší nežli u křemičitých minerálů, specifický povrch až 9 x 105 m2/kg, CEC 1,5 - 3,0 mol/kg) živé mikroorganismy a živé kořenové systémy - několik málo procent celkové sumy

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Frakcionace přirozených organických látek v zeminách

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Obecné vlastnosti huminových látek a jejich vliv na zeminu Vlastnost  Znak Vliv na zeminu Barva Typickou tmavou barvu mnoha zemin způsobuje přítomnost organických látek Může ovlivňovat schopnost absorbovat teplo Schopnost zadržovat vodu Organické látky mohou zadržovat až dvacetinásobnou  hmotnost vody Zabraňují vysoušení a smršťování Kombinace s jílovými minerály Spojují částice zeminy do strukturních jednotek nazývaných  agregáty Umožňují pohyb plynných složek, stabilizují strukturu, zvyšují propustnost Chelatační schopnost Vytvářejí stabilní komplexy s Cu2+, Mn2+, Zn2+, a dalšími  kationty Tlumí dostupnost stopových prvků pro rostliny Rozpustnost ve vodě Nerozpustnost organických látek ve vodě je zčásti důsledek asociace s jílovými složkami, soli dvojmocných a trojmocných kationtů s organickými složkami zemin bývají rovněž nerozpustné,    Malá část organických složek je ztrácena vyluhováním pH chování Organické složky vykazují tlumící kapacitu ve slabě kyselé,  neutrální a slabě alkalické oblasti pH Pomáhá udržovat jednotnou pH reakci v zemině Kationvýměná kapacita Celkové kapacity jednotlivých složek humusu se pohybují v  rozsahu 3 - 14 mol/kg Zvyšuje kationvýměnnou kapacitu zeminy, 20 - 70% této kapacity je způsobeno přítomností organických látek   Mineralizace Rozklad organických látek vede k tvorbě CO2, NH4+, NO3-, PO43-, SO42- Zdroj živin pro růst rostlin Kombinace s organickými molekulami Ovlivňuje bioaktivitu, stálost a  biodegradovatelnost pesticidů Modifikuje aplikační rychlost pesticidů pro účinnou regulaci

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Základní charakteristiky zemin zrnitost homogenita a isotropie sypná hmotnost zeminy a hustota částic porozita Celková porozita Pc = 1 - σs/σz σs- hustota suché zeminy σz- hustota částic zeminy kontinuita pórů C = Ka/(Fa . 0,01) Fa - propustnost vzduchu Ka - objem pórů vyplněných vzduchem (%) permeabilita Q = K . (A/η) . (ΔP/ΔL) Q - objemový průtok K - koeficient propustnosti A - plocha průřezu η - tlouštka vrstvy ΔP - tlakový spád ΔL - dynamická viskosita vlhkost pH Eh TOC (celkový obsah organického uhlíku) BOD (biochemická spotřeba kyslíku) COD (chemická spotřeba kyslíku) akceptory elektronů

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Příklad klasifikace zemin - 1

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly Příklad klasifikace zemin - 2

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Zeminy, sedimenty a kaly

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Obecné aspekty pohybu podzemní vody Rozdělení vody ve vertikálním profilu a klasifikace zvodní Fyzikální a chemické parametry Hydrogeologické parametry

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Obecné aspekty pohybu podzemní vody Koloběh vody v přírodě (hydrologický cyklus) pohyb podzemní vody jeden z procesů hydrologického cyklu v podzemních kolektorech (zásobnících) je shromážděno přibližně 2/3 veškerých kontinentálních vod Zákonitosti pohybu podzemních, resp. podpovrchových vod předmětem intenzivního studia řada vědeckých a technických disciplin hydraulika podzemní vody hydropedologie hydrogeologie a další sledovány zákonitosti pohybu vody i aspekty geochemické, ekologické a další

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Rozdělení vody ve vertikálním profilu a klasifikace zvodní

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Rozdělení vody ve vertikálním profilu a klasifikace zvodní Nenasycená (nesaturovaná) zóna a) Pásmo půdní vody (výška, pohyb vody - dolů při infiltraci srážek, nahoru vypařování a transpirace, kapilární/spojitý film/ a hygroskopická /krystalickou nebo solvatační/) b) Přechodné pásmo (výška proměnná - za určitých podmínek neexistuje) c) Pásmo kapilární vody (výška je dána výškou kapilárního vzlínání vody) Nasycená (saturovaná) zóna (v dolní části je ohraničena, póry zcela vyplněny vodou) Rychlost pohybu podzemní vody (úměrná propustnosti prostředí) hydrogeologický kolektor (tvořen relativně propustnou horninou umožňující jak akumulaci tak pohyb) hydrogeologický izolátor (menší propustnost a případně i akumulační schopnost) zvodeň

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Rozdělení vody ve vertikálním profilu a klasifikace zvodní

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Rozdělení vody ve vertikálním profilu a klasifikace zvodní kolektor s volnou (nenapjatou) hladinou hladina vody sousedí s pásmem kapilární vody (prakticky pod atmosférickým tlakem - tzv. volná) kolektor s napjatou hladinou zdola i shora omezen relativně nepropustným prostředím (pod tlakem, pokud je z kolektoru odebírána voda, hladina vody ve vrtu nebo ve studni je výše než je horní hladina kolektoru) artézský kolektor a artézská studně (hladina vody dosahuje až na povrch okolního terénu a volně vytéká) obvykle situovány ve větších hloubkách pod zemským povrchem

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Fyzikální a chemické parametry zpravidla v kontaktu se zeminou nebo horninovým materiálem (nelze oddělovat vodnou fázi od fáze tuhé, posuzování v rámci systému zemina-voda). posuzování míry kontaminace úplný rozbor celkový obsah rozpuštěných a nerozpuštěných látek vodivost pH tvrdost obsah běžných kationtů (Na, K, Ca, Mg, Fe) obsah běžných aniontů (sírany, chloridy, dusičnany, uhličitany…) CHSK, BSK obsah hlavních těžkých kovů kyanidy amonné ionty stanovení specifických organických látek nebo jejich skupin

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Podzemní vody, povrchové vody, průsaky Hydrogeologické parametry úroveň hladiny a kolísání hladiny podzemní vody směr a rychlost proudění podzemní vody vztah podzemní vody a podloží a další zjišťovány s pomocí tzv. monitorovacích vrtů (vždy předchází vlastní sanaci) Aplikace technologie sanačního čerpání čerpací zkouška - vydatnost čerpacího vrtu buď se nejprve provede odčerpání vody z vrtu a následně se sleduje stoupání hladiny nebo se provádí odčerpávání vody a sleduje se pokles hladiny v monitorovacích vrtech rozmístěných kolem vrtu čerpacího

DEKONTAMINOVANÁ MÉDIA Vzdušné emise a odplyny není zpravidla možné zanedbat přítomnost tuhých a kapalných složek stanovení potřebných parametrů se provádí zpravidla specificky pro každou lokalitu Složení půdního vzduchu Atmogeochemické stanovení Ventovací zkouška