Remedijacija u životnoj sredini

Remedijacija u životnoj sredini je mera za sanaciju postojećeg zagađenja u cilju snižavanja koncentracije zagađujućih materija do nivoa, koji ne predstavlja opasnost po životnu sredinu. Intezivna urbanizacija, razvoj industrije, saobraćaj i poljoprivredne delatnosti dovode do prekomernog zagađivanja životne sredine, uključujući i zemljište. Opterećenje površinskih slojeva zemljišta velikim količinama otpadnih materija koje se ne mogu razgraditi procesima samoprečišćavanja, dovodi do degradacije zemljišta i poremećaja normalnih procesa u njemu, sa negativnim posledicama po ekosistem. Cilj remedijacionog procesa je da se spreči širenje zagađenja zbog prodiranja u podzemnu vodu i ulaženja opasnih materija u lanac ishrane. Koja varijanta čišćenja će se primeniti zavisi od vrste zagađenja, prirode terena i dr.

Aktivnost remedijacije

Aktivnosti na remedijaciji se izvode kroz sledeće faze:

• Istraživanja u cilju identifikacije vrste i obima zagađenja,
• Izrada modela disperzije zagađujuće materije u prirodnoj sredini,
• Laboratorijski pilot testovi remedijacije,
• Terenski pilot testovi remedijacije,

• Izvođenje remedijacije uz kontrolna uzorkovanja i merenja.

Pre izbora tehnologije remedijacije potrebno je sačiniti plan aktivnosti koji sadrži:

• Procenu zagađenosti objekta (karakterizacija objekta) i identifikaciju tehnologija remedijacije;
• Detaljnu studiju izvodljivosti i identifikaciju alternativa za aktivnosti;
• Primenu izabranih tehnologija uz praćenje postignutih rezultata (monitoring).

Metode remedijacije

Dve osnovne metode remedijacije su:

1. In situ metoda vrši se na samoj lokaciji zagađenja;
2. Ex situ metoda podrazumeva iskopavanje i transport na prethodno pripremljenu lokaciju.

Tehnologije remedijacije

U tehnologije remedijacije spadaju: biološka, hemijska, fizička i termička remedijacija. Kriterijumi pri izboru tehnologije su tip, vrsta i količina zagađujuće materije.

Biološka remedijacija

U biološku remedijaciju tla se ubrajaju svi postupci u kojima se remedijacija obavlja uz pomoć mikroorganizama koji odstranjuju zagađujuću materiju. Ove postupke predstavljaju bioremedijacija, bioventilacija i fitoremedijacija.

Bioremedijacija tla

Bioremedijacija je skup postupaka za remedijaciju uz primenu mikroorganizama (bakterije, gljivice, kvasci) u kojima se biološka degradacija odvija u njihovim stanicama, kroz resporpciju neke zagađujuće materije, gde se uz pomoć odgovarajućih enzima razgrađuju u metabolite. Bioremedijacija se može upotrebiti za razgradnju izlivene sirove nafte i kanalizacije, ugnjenih proizvoda (fenoli, cijanidi), hemikalija u poljoprivredi (pesticidi), razgradnju ugljenih proizvoda (fenoli, cijanidi), lož ulja itd.

Bioventilacija tla

Bioventilacija je oblik bioremedijacije u kojem se koriste vazduh, kiseonik i/ili metan. Ovim postupkom se ubrizgava vazduh u zonu kontaminiranog tla takvom brzinom, da se njegovim strujanjem pojača isparavanje organskih zagađujućih materija i istovremeno ostvare optimalni uslovi za aerobnu mikrobnu razgradnju isparljivih organskih jedinjenja. Tehnika bioventilacije se koristi za sanaciju tla kontaminiranog naftnim derivatima (benzin, kerozin, dizel i lož-ulja)

Fitoremedijacija

Fitoremedijacija je tzv. zelena tehnologija sanacije kontaminiranog tla, korišćenjem biljaka koje imaju sposobnost uklanjanja i razgradnje relativno velikog broja zagađujućih materija, posebno metala. Naime, biljke imaju sposobnost da akumuliraju iz tla one metale koji su suštinski važni za njihov rast i raѕvoj ( gvožđe, mangan, cink, bakar, nikl), a neke mogu da akumuliraju i teške metale ( kadmijum, hrom, olovo, kobalt, srebro, selen, živa). S obzirom na njihovu toksičnost, preterana akumulacija u biljkama može imati negativan uticaj na životnu sredinu.

Hemijska remedijacija

Elektrokemijska remedijacija (elektroremedijacijaja) je proces kojim se izdvajaju teški metali, radionuklidi ili organske zagađujuće materije iz tla, muljeva i sedimenata delovanjem slabe jednosmerne struje ili napona kroz mrežu katoda i anoda u kontaminiranom tlu, a u svrhu pokretanja naponskog gradijenta. Propuštanjem jednosmerne struje kroz heterogeni medijum kao što je kontaminirano tlo , nastaje niz procesa kao što je elektromigracija, elektroliza vode, elektroforeza tj. kretanje koloidnih čestica i difuzija.

Da bi se primenom elektroremedijacije metali uklonili iz tla neophodno je da se nalaze u jonskom obliku s obzirom da je elektromigracija u najvećoj meri odgovorna za njihovu ekstrakciju. Za vreme elektromigracije pozitivno naelektrisane čestice (katjoni) kao što su metali i joni neke organske materije, kreću se prema katodi, a negativno naelektrisane čestice (anjoni) poput hloridnih, fluoridnih, cijanidnih ili nitratnih jona ili jona nekih organskih materija kreću se prema anodi. Efikasnost elektroremedijacije zavisi od fizičko-hemijskih svojstva matala, trenutne vlažnosti, životne sredine kontaminiramog tla, kao i od koncentracije metala u tlu.

Remedijacija kontaminiranog tla in situ tretiranjem različitim rastvorima naziva se poplavljivanje tla. Pri ovome se kontaminirano tlo poplavljuje vodom ili vodenim rastvorima kiselina, baza ,deterdženata i sl. što zavisi od topljivosti zagađujućih materija u tlu. Rastvori se primjenjuju na površini ili se unose u tlo površinskim poplavljivanjem, injektiranjem u vertikalne ili horizontalne bušotine, bazenskim ili kanalskim infiltracijskim sistemom. Tehnologija poplavljivanja može se primieniti na tla kontaminiranim (Cr, As,Pb,Cd),kao i isparljivim i poluisparljivim organskim zagađujućim materijama.

Za razliku od poplavljivanja tla koje se izvodi in situ, ispiranje tla je ex situ postupak remedijacije kontaminiranog tla koji se bazira na ispiranju zagađujućih materija sa čestica tla vodenim rastvorima različitih aditiva, ili se sprovodi u svrhu odvajanja čistog od zagađenog tla. Koncept ispiranja tla bazira se na činjenici da su zagađujuće materije sklone vezivanju za finozrne čestice tla(muljevi i gline), pa je stoga glavni cilj ispiranja tla odvajanje te zagađujuće fine frakcije od čiste krupnozrne frakcije tla (pesak i šljunak). Ukoliko se radi o zagađujućim materijama koje se mogu ispirati vodom bez dodataka hemikalija, tada imamo jednostavan fizički proces odvajanja finog i grubog materijala. Postupak ispiranja tla nije pogodan za glinovita i muljevita tla jer zbog jake povezanosti metala sa česticama tla, postupak ispiranja treba višekratno ponavljati što povećava troškove.

Solidifikacija/stabilizacija tla je tehnologija sanacije tla koja se bazira na imobilizaciji zagađujućih materija iz tla pomoću reakcija između dodatnih reagenasa i zagađujuće materije u tlu. Ova tehnologija predstavlja kombinaciju fizičkih (solidifikacija) i hemijskih (stabilizacija) procesa i koristi se kako bi se smanjio negativan uticaj zagađujućih materija na životnu sredinu. Ovi procesi se baziraju na sorpciji, taloženju i/ili ugradnji zagađujuće materije u kristalnu strukturu reagensa.

Postupci remedijacije solidifikacije/stabilizacije se mogu iѕvoditi in situ i ex situ metodom, za koje danas postoji niz razvijenih tehnika:

• Obrada kontaminiranog tla u rotirajućim mešalicama ili reaktorima (bubnjevima);
• Korišćenjem opreme za in situ mešanje kontaminiranog tla i injektovanog reagensa;
• Ex situ stabilizacija mešanjem tla sa reagensima u za to namenjenim pogonima.

Prirodno čišćenje je tehnika remedijacije in situ metodom, koja se obavlja prirodnim procesima na duže vreme u kojem dolazi do slabljenja ili smanjenja zagađenosti naziva. U spomenute prirodne procese ubrajaju se: biološka razgradnja,radioaktivni raspad, isparavanje, disperzija, proceđivanje u podzemne vode, bočno oticanje u površinske vode, vegetaciju sa površine tla itd.

U odnosu na druge postupke remedijacije, prednost ovog postupka je što nema opasnosti za radnike, jer nisu u kontaktuu sa zagađenim tlom, dok je osnovna mana potreba za dugotrajnim monitoringom smanjenja zagađenja i što produkti razgradnje zagađujuće materije mogu biti toksični i njihova migracija može ugroziti druge receptore u ekosistemu.

Fizička remedijacija

Postupci fizičke remedijacije tla su: kapsuliranje (prekrivanje), iskopavanje i mešanje tla. Ovi postupci remedijacije ne menjaju značajno hemijske i biološke karakteristike zemljišta.

Kapsuliranje (prekrivanje) kontaminiranog zemljišta je jedan od najčešćih oblika remedijacije na manjim lokacijama. Ovim postupkom se kontaminirano tlo prekriva višeslojnim pokrivom, kako bi se zaštitilo od erozije vodom i vetrom i time sprečio uticaj kontaminiranog tla na biljni i životinjski svet. Prekrivanje kontaminiranog tla se može izvoditi jednim slojem plodnog tla ili kombinacijom više slojeva tla od geosintetičkih materijala različite propustljivosti. Konstruisanje sistema za pokrivanje tla zavisi od njegove buduće namene. Ovakvi sistemi se obično sastoje od slojeva koji predstavljaju barijeru i drenažnih slojeva, a za završno pokrivanje se koristi tlo. Ova tehnologija se u praksi najčešće koristi za zatvaranje odlagališta komunalnog otpada.

Iskop tla kao remedijacijska tehnika primenjuje se uglavnom u slučajevima značajno zagađenih zemljišta, kao što su zagađenja radionuklidima ili toksičnim teškim metalima visokih koncentracija. Naime, u takvim slučajevima zahteva se iskop takvog tla i njegova sanacija, zatim vraćanje na prvobitnu lokaciju ili pak trajno zbrinjavanje odlaganjem na odgovarajuće(zakonom propisano)odlagalište. Za iskop tla koristi se različita građevinska mehanizacija (bageri,utovarivači,buldozeri isl.), a tlo se stavlja u kontejnere ili na nepropusne folije radi sprečavanja oticanja procednih voda u podzemlje, zaštite radnika i okolnog

Mešanjem tla postiže se smanjenje koncentracije zagađujućih materija razblaživanjem do koncentracije koja je u dozvoljenim granicama. Ovo je moguće postići dovozom nekontaminiranog tla i mešanjem sa kontaminiranim tlom in situ metodom ili se mešanje sprovodi primenom agrotehničkih zahvata (oranja, tanjiranja, drljanja, freziranja)pri čemu dolazi do mešanja površinskog kontaminiranog tla sa dubljim slojevima manje kontaminiranog ili nekontaminiranog tla. Remedijacija tla mešanjem je vrlo efikasna za tla zagađena isparljivim i pouisparljivim materijama kao i ostacima eksplozivnih materija. Efikasnost mešanja tla zavisi od klimatskih faktora okoline.

Potpuna sanacija - remedijacija jeste proces preduzimanja celovitog čišćenja zagađenja koje je izvršio čovek, svojim nesanitarnim postupkom rada (odlaganje čvrstog ili tečnog otpada ili kombinovano), na određenoj lokaciji.

Ovaj način remedijacije uglavnom se preduzima za "divlje" daponije - smetlišta u ruralnim sredinama, gde se pomešan otpad nesanitarno odbacuje na poljoprivredne površine.

Nakon potpune sanacije - remedijacije devastirana površina se vraća u autohtonu (samoniklu) formu koja je egzistirala pre nastanka zagađenja. Ovaj postupak remedijacije podrazumeva, celovito iskopavanje zagađenog tla, njegov odvoz na lokaciju koja vrši sanitarno deponovanje, kao i zamena iskopane mase inertnim materijalom (pesak, šnjunak, zemlja, humus, ...). Pre popunjavanja iskopanog zagađenja inertnim materijalom, vrši se uzimanje uzoraka očišćene površine uz analizu kod ovlašćene laboratorije.

Ukoliko je zemljište i dalje zagađeno nastavlja se sa postupkom iskopavanja do celovitog čišćenja zagađenja.

Takođe, potpuna sanacija - remedijacija preduzima se za nesanitarna smetliša koja se nalaze u neposrednom gradskom jezgru, gde bi postupak kapsuliranja trajno "čuvao" zagađenje u nepsrednoj blizini stanovnika, koji tamo žive.

Prilikom vršenja potpune sanacije - remedijacije smetlišta velikih zapremina, poželjno je da se primeni inženjerski postupak remedijacije tretmanom masa, na licu mesta, uz razdvajanje nezagađenog, inertnog materijala, od ostatka otpada, usitnjavanje velikih i slepljenih masa otpada specijalizovanim mlinovima (šrederima) sve u cilju smanjenja transportnih troškova.

Termička remedijacija

Tehnologija termičke remedijacije tla može se izvoditi in situ i ex situ metodama, u za to posebno konstruisanim i instaliranim postrojenjima, a zasniva se na podvrgavanju kontaminiranog tla uslovima visokih temperatura(>1000°C) pri čemu dolazi do isparavanja isparljivih zagađujućih materija iz tla na nižim temperaturama (340 - 480°C), ali se zagađujuće materije transformišu u manje štetne oblike na višim temperaturama. Ova tehnologija nije prihvatljiva za remedijaciju kontaminiranog tla namenjenog poljoprivredi jer se obradom tla na visokim temperaturama uništava sav biljni i životinjski svet i ono prestaje biti pogodno za svoju prvotnu namenu. U slučaju da se radi o remedijaciji tla unutar industrijskih postrojenja ili tla namenjenog u industrijske svrhe, termička remedijacija tla se može uzeti u razmatranje kao moguća tehnologija. Posebno je važno napomenuti da su termički obrađena tla dokazano primenljiva u građevinstvu kao materiajal za prekrivanje odloženog otpada na odlagalištima. U postupke termičke remedijacije spadaju: spaljivanje tla, vitrifikacija i solarna-fotohemijska razgradnja tla.

Tehnologija termičke remedijacije kontaminiranog tla spaljivanjem zasniva se na obradi tla u uslovima visoke temperature od 870°C do 1190°C, pri čemu dolazi do razgradnje zagađujućih materija sve do vode, ugljen-dioksida i azotovih oksida. Pravilno sprovedeno spaljivanje tla je vrlo efikasna metoda remedijacije bez pojave mirisa i dima, a količina obrađenog tla se smanjuje na minimum (pepeo) što je značajna prednost, ukoliko se želi trajno zbrinuti na odlagalištu otpada. Spaljivanje kontaminiranog tla se obično obavlja u rotacijskim pećima za proizvodnju cementnog klinkera, iako je bilo pokušaja spaljivanja tla i u spalionicama otpada pri čemu se javljaju neželjene posljedice u vidu zagađenja atmosfere različitim produktima sagorevanja.

Tehnologija remedijacije kontaminiranog tla njegovom obradom u uslovima temperature od 1390°C do 2000°C ili više pri čemu dolazi do topljenja tla i nastajanja amorfne mase poput stakla, naziva se vitrifikacija (lat. "vitrum" – staklo; "facere"-učiniti kao). Nastala vitrificirana masa ima veliku čvrstoću i otporna je na izluživanje u njoj "zarobljenih" zagađujućih materija, kojima je na taj način onemogućeno otapanje, migracija u podzemne vode ili bilo kakav drugi mogući uticaj na životnu sredinu. Svojstva nastale staklaste mase(mehaničke karakteristike i topljivost),zavise od tipa procesa vitrifikacije/postakljivanja kao i od načina hlađenja nastale mase koja se može provoditi na način da se otopljena masa naglo hladi vodom tzv. gašenje.

Vitrifikacija se obično sprovodi na jedan od tri načina i to:

1. Električni postupak - in situ metodom je proces koji se izvodi dovodom električne enrgije na grafitne elektrode utisnute u kontaminirano tlo;
2. Termalni proces u peći – ex situ metodom je proces koji se izvodi u posebnim reaktorima koje su obično rotacijske peći sa unutrašnje strane obložene vatrostalnim materijalom;
3. Plazma proces – obično in situ metodom je proces koji se izvodi uvođenjem plazmenih plamenika u kontaminirano tlo, a temperatura plazme je ekstremno visoka (do 7000°C), na kojoj dolazi do topljenja tla i u njemu zagađujućih materija.

Solarna-fotokemijska razgradnja tla je tehnologija remedijacije koja koristi sunčevu energiju, tj. pojedini delovi sunčevog spektra razgrađuju organske materije fotohemijskom reakcijom. U svrhu povećanja efikasnosti ovog procesa, sunčeva energija se obično koncentriše i na taj način omogućava postizanje visokih temperatura potrebnih za razgradnju. Zato se koriste različiti sistemi ogledala za apsorpciju energije kojom se postižu temperature i od 2000°C. Na ovaj način se može postići efikasnost remedijacije tla zagađenog poliaromatičnim ugljovodicima, monoaromatičnim ugljovodicima poput benzena, toluena, etilbenzena i ksilena itd.

Vidi još

• Degradacija životne sredine
• Zagađenje zemljišta
• Remedijacija podzemnih voda

Reference

1. ^ Suthan S. Suthersan, " Remediation engineering design concepts"

Spoljašnje veze

• Remedijacija tla i podzemnih voda
• - Bioremedijacija u tretmanu zagađenog zemljišta
• - Remedijacija u životnoj sredini ((sr)) ((en))