IN-SITU PUHTAAMMAN MAAN JA VEDEN PUOLESTA

Transkriptio

1 Paikalliset ja globaalit ympäristökysymykset TANKKIhanke INSITU PUHTAAMMAN MAAN JA VEDEN PUOLESTA Tomi Lehtinen Tanja Pöyhönen Ville Raatikainen Heidi Loukiainen Suvi Ylitalo Kestävän kehityksen koulutusohjelma Hämeen ammattikorkeakoulu Toim. Jetro Ojanen Ympäristöteknologian koulutusohjelma Lahden ammattikorkeakoulu

2 SISÄLLYS 1 TAUSTA JOHDANTO MENETELMÄT Pilaantuneen maan kunnostamiseen soveltuvia in situ menetelmiä Sienirihmastolla puhdistaminen Bioaugmentaatio Biologinen ilmahuuhtelu Huokoskaasukäsittely Maan huuhtelu Eristäminen Stabilointi Elektrokineettiset menetelmät Pilaantuneen maan ja veden kunnostamiseen soveltuvia in situ menetelmiä Fytoremediaatio Biotuuletus Kemiallinen hapetus Pohjaveden ilmastus Luontainen biohajoaminen Biostimulaatio Pilaantuneen veden kunnostamiseen soveltuvia in situ menetelmiä Anaerobinen dehalogenointi Reaktiiviset seinämät Pilaantuneen maan ja veden kunnostamiseen soveltuvia on site menetelmiä Geosäkki Pump & treat Terminen käsittely on situ Exsituna käytettävät kunnostusmenetelmät ASIANTUNTIJAKOMMENTIT Taustoja haastatelluista asiantuntijoista Kysymysasettelu erityisasiantuntijoille Asiantuntijoiden haastattelutulokset Vesa Suominen, Uudenmaan ELYkeskus Seppo Nikunen, Pöyry Finland Oy Sirkku Tuominen, Suomen ympäristökeskus Suvi Simpanen, Helsingin yliopisto Hannu Silvennoinen, Nordic Envicon YHTEENVETO LÄHTEET LIITTEET... 62

3 1 TAUSTA Tämä selvitys on tehty osana Hämeen ammattikorkeakoulun kestävän kehityksen koulutusohjelman Paikalliset ja globaalit ympäristökysymykset opintojaksoa syksyllä Tehtävää oli tekemässä viisi ensimmäisen vuoden opiskelijaa. Selvityksen viimeisteli Lahden ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian koulutusohjelman opiskelija keväällä Selvityksen tarkoituksena oli koota yhteen Suomessa käytettäviä pilaantuneen maan ja veden insitu puhdistusmenetelmiä. Työ suoritettiin etsimällä tietoa kirjallisuudesta sekä haastattelemalla alan asiantuntijoita. Menetelmät on kuvattu tämän selvityksen alussa. Sen jälkeen selvitys jatkuu asiantuntijakommenteilla. Lahden ammattikorkeakoulun ympäristöteknologian opiskelija kokosi selvityksen pohjalta insitu menetelmien yhteenvetotaulukon keväällä Taulukko löytyy selvityksen liitteenä. 2 JOHDANTO Maaperän pilaantuminen aiheuttaa riskejä sekä ympäristölle että ihmisten terveydelle. Suomessa on aluetta, joita epäillään tai on todettu pilaantuneiksi tai, joita on aiemmin kunnostettu. Yli puolet niistä sijaitsee asutuksen välittömässä läheisyydessä, noin 20 % pohjavesialueella ja 10 % luonnonsuojelualueilla. Eniten pilaantumisia on aiheuttanut polttoaineenjakelu. Muita aiheuttajia ovat mm. jätteiden käsittely ja teollinen toiminta. (Ympäristöhallinto 2013.) Pilaantunutta maata ja pohjavettä voidaan kunnostaa ex situ eli kaivamalla pilaantunut maaaines pois ja kuljettamalla sekä loppusijoittamalla tai käsittelemällä sen toisaalla. On site menetelmissä pilaantunut maa tai pohjavesi käsitellään maan pinnalla kunnostettavassa kohteessa. In situ menetelmissä pilaantunutta maata tai pohjavettä kunnostetaan siirtämättä niitä paikoiltaan. Kunnostusmenetelmät perustuvat biologisiin, fysikaalisiin tai kemiallisiin reaktioihin. (Penttinen 2001, 8.) Ympäristöhallinnon käyttöön ja maaperän pilaantumista koskevien kohdetietojen hallintaan on kehitetty Maaperän tilan tietojärjestelmä MATTI, johon on tallennettu tietoja mahdollisesti pilaantuneista, pilaantuneiksi todetuista, puhdistetuista ja puhtaaksi todetuista alueista. Tietoja pääsevät katsomaan ympäristö, maankäyttö ja rakennusvalvontaviranomaiset. Kiinteistön omistajille on mahdollistettu kiinteistöjään koskevien tietojen tarkastelu ja päivitys. Laajempien alueiden osalta tiedusteluihin vastaa Suomen ympäristökeskus (SYKE). (Ympäristö n.d.) Lukuisten eri pilaavien haittaaineiden määrän sekä haittaaineiden erilaisten pitoisuuksien takia puhdistukseen on täytynyt kehittää paljon erilaisia menetelmiä, joiden soveltuminen kaikkeen puhdistamiseen ei ole käytännössä yksi yhteen esimerkiksi Suomen maaperäolosuhteet huomioiden.

4 Kunnostusmenetelmä valitaan aina kohdekohtaisesti vastaamaan pilaantuneen kohteen erityispiirteitä, kuten esimerkiksi aromaattisilla hiilivedyillä pilaantunut maaperä tai pohjavesialue. Kaikkia pilaantuneita maaalueita ei voida, ei ole taloudellisesti kannattavaa tai esimerkiksi alueen syrjäisen sijainnin takia järkevää lähteä puhdistamaan. (Ympäristöopas 2010, 19.) Luonnollisesti puhdistusmenetelmän valintaan vaikuttaa taloudelliset seikat puhdistuksesta aiheutuvien kustannusten muodossa. Perinteisellä saastuneen maaaineksen vaihtamisella, kuljettamisella ja käsittelyllä virallisessa vastaanottopisteessä, saadaan saastuneen maaaineksen määrästä ja maastoolosuhteista riippuen nopeammalla aikataululla tuloksia aikaan, mutta kulut voivat nousta huomattaviksi ja yllättää maksajan. Tätä osoittaa muun muassa vuoden 2012 YLE uutisointi, jossa Rovaniemellä oli todettu tutkimusten ja analyysiraporttien perusteella maaaineksen olevan puhdistustarpeessa valtioneuvoston asetuksien ylittävien öljyhiilivetyjen pitoisuuksien johdosta. Oli aloitettu saastuneen maan vaihto, koska viemäri ja vesijohtolinjan kunnostustyön yhteydessä uuden viemärilinjan jo asennettua maahan ja kaivannon täytettyä linjalta kaivetuilla öljyisillä täytemaamassoilla, oli tehdyn visuaalisen havainnon perusteella alettu pilaantunutta kohtaa tutkia tarkemmin. Johtopäätösten perusteella todettiin pilaantumisen aiheuttajaksi vuosikymmeniä paikallaan ollutta ja aiemmin rakentamisen yhteydessä käytettyä pilaantunutta maaainesta, mutta tarkkaa saastumisajankohtaa ei ole tiedossa. Paikalta kuljetettiin pois 4000 tonnia eli sata kasettirekallista saastunutta maata. 58 rekallista saastunutta maaainesta vietiin Kemiin Savaterralle puhdistettavaksi. Lisäksi Kuusiselän kaatopaikalle vietiin 42 kasettirekallista täytemaaksi kelpaavaa vähemmän saastunutta maaainesta. Rovaniemen kaupungille syntyi kustannuksia useiden satojen tuhansien eurosta kuljetuksista ja massanvaihdosta, saastuneen maaaineksen puhdistamisesta, maanrakennustöistä, vuodenajan olosuhteista sekä lisäanalysoinneista. (YLE 2012.) Mona Lindforsin mukaan (2013) Suomessa on vielä tekemistä pilaantuneen maan puhdistuksen kannalta kohti optimoitua, kustannustehokasta ja kestävän kehityksen huomioivaa maankunnostusprosessia. Yleisesti huomioitavaa on että ongelmakohdat ovat tiedossa ja edistystä tapahtuu, mutta mullistavat ratkaisut antavat vielä toistaiseksi odottaa itseään. Suurimmiksi ongelmiksi koetaan tiedon ja kokemuksien puuttuminen eri menetelmistä, lupamenettelyyn liittyvät ongelmat ja puhdistustarpeen ennakoimattomuus. Tässä raportissa käymme läpi kattavasti maaperän ja pohjaveden in situ puhdistusmenetelmiä ja niiden käyttöä. On site menetelmistä mukana ovat pump & treat pohjaveden puhdistamisen menetelmä sekä terminen maankäsittely, joka on myös exsitu menetelmä ja hyvin yleinen käytössä oleva PAHyhdisteiden puhdistamismenetelmä. Kiitämme kaikkia erityisasiantuntijoita osallistumisesta raportin kommentointiin ja ohjaukseen. Pyysimme erityisasiantuntijoilta kommentointeja koskien Insitu menetelmiä saadaksemme käsityksen eri menetelmien käytöstä Suomessa.

5 3 MENETELMÄT Pilaantuneen maan ja veden in situ puhdistusmenetelmiä tarkastellaan tässä osiossa seuraavista näkökulmista: menetelmän soveltuvuus, menetelmään kuuluvat toimenpiteet, menetelmän puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen, menetelmän käytön kustannukset ja kesto sekä menetelmän käytössä esiintyviä rajoituksia. 3.1 Pilaantuneen maan kunnostamiseen soveltuvia in situ menetelmiä Sienirihmastolla puhdistaminen Sienten käyttöä pilaantuneiden maiden puhdistuksessa on tutkittu paljon. Mm. PAHyhdisteiden biohajotusta on ollut tutkimuksen alla jo pitkään. Käytettäviä sieni lajeja ovat mm. Lahottajasienet esim. valkolahottajat, ruskolahottajat, karikkeenlahottajat (maaperässä oleva puu). (MUTKUpäivät, 2010.) Cunninghamella elegans rihmasienellä on todettu kyky hajottaa mm. naftaleenia, antraseenia ja bentsoapyreenia. Phanerochaete chrysosporium valkolahottajasieni on myös hyvä hajottaja kyseisille haittaaineille. (Räsänen 2012, 18.) Soveltuvuus Raakaöljyn puhdistaminen sienirihmastojen avulla on kohtuullisen hintainen tapa poistaa luonnollisesti esimerkiksi erilaisia öljyjä, kreosootteja ja dioksiineja maaperästä. Joskin raskasmetallit jäävät maaperään ja niiden poistaminen ei sienirihmastoilla onnistu. Tähän on haittaainepitoisuuksien ollessa korkeita käytettävä sekundääristä puhdistusmenetelmää. Kaikkiaan biologista hajoamista voi pitää edullisena ja turvallisena keinona hävittää maasta hiilivetyjätettä. Sienten luontainen kyky lisääntyä hankalissakin olosuhteissa antaa hyvän aseman, toisin kuin bakteereilla, taistelussa öljyn saastuttamaa maata vastaan. (MUTKUpäivät 2010.) Menetelmät Puhdistumisprosessin onnistumiseksi tarvitaan happea, maaperäisiä ravintoaineita, PH:n pitää olla oikealla tasolla, mielellään 68 välillä. On havaittu että bioremediaatio kasvaa kun lämpötila nousee asteeseen. Veden saatavuudesta on huolehdittava, eli maaperän täytyy olla sopivan kostea % suurimmasta maan vedenottokyvystä on optimaalisin. Myös mineraaleja tarvitaan esim. C, Ca, Mg, K, S, Fe, N, P, jotta sienet kasvaisivat tehokkaimmin. (MUTKUpäivät 2010.) Yksi käytetyistä menetelmistä on, että käytettävä sienikanta (joka on valikoitu haittaaineiden mukaan) siirretään rihmastoputkessa suoraan maaperään tai vaihtoehtoisesti pois pilaantumispaikalta kuljetettuun maahan joka on kasattu aumoihin (Mzymes Oy, n.d).

6 Kuva 16 Sienirihmasto töissä. (Kuva:MZYMES Oy.nd.) Puhdistusvaikutukset ja sen mittaaminen Sienirihmastokäsittelyillä saadaan positiivista vaikutusta maaperään myös siksi, että sienirihmastot läpäisevät öljyn, jolloin myös muiden hajottajien on mahdollista päästä alempiin kerroksiin maaperään, mikä taas helpottaa sienirihmastojen toimintaa. Sienikäsittelyillä on saatu hyviä tuloksia eri kokeissa, esim. öljyjen hajoamisnopeus on ollut jopa 2050 mg/kg/vrk (MUTKUpäivät 2010.) Kustannukset ja kesto Hyvin edullinen, mutta hidas tapa hävittää haitallisia yhdisteitä. Kaikkiaan biologista hajoamista voi pitää edullisena ja turvallisena keinona hävittää maasta hiilivetyjätettä. Sienten luontainen kyky lisääntyä hankalissakin olosuhteissa antaa hyvän aseman, toisin kuin bakteereilla, taistelussa öljyn saastuttamaa maata vastaan (MUTKUpäivät 2010.) Menetelmän rajoituksia Raakaöljyn puhdistaminen sienirihmastojen avulla on kohtuullisen hintainen tapa poistaa luonnollisesti öljyä maaperästä. Joskin raskasmetallit jäävät maaperään ja niiden poistaminen ei sienirihmastoilla onnistu. On myös tutkittu mahdollisuutta ympätä maahan pilaantuneen maan osalle bakteereja, joita on muokattu geenimanipulaatiolla siten, että ne hajottavat tehokkaammin öljyn yhdisteitä. Tässä on huolenaiheena ollut se että miten geenimanipuloidut bakteerit ja sienet käyttäytyvät tulevaisuudessa ja niiden poistaminen puhdistetulta alueelta saattaisi tuottaa hankaluuksia. Tämän vuoksi geenimanipulaatiolla höystettyjä bakteereja ei vielä ole puhdistamiseen käytetty. (MUTKUpäivät 2010.) Bioaugmentaatio Bioaugmentaatiolla tarkoitetaan geneettisen materiaalin lisäämistä puhdistettavaan kohteeseen hajotuksen tehostamiseksi. Aktivoidun maan lisääminen saastuneeseen maaperään saattaa olla tehokkain puhdistusmenetelmä arktisissa olosuhteissa, joissa hajotus on ilmaston vuoksi hidasta. Bioaugmentaatio ei olekaan välttämätöntä bioremediaatiossa, maaperän ino

7 kulaatio saattaa nopeuttaa käsittelyä, jota hidastavat lyhyt kasvukausi sekä alkuperäisten hiilivetyjä hajottavien mikrobien vähäinen määrä. Bioaugmentaatiossa hajottajapopulaatio joutuu maassa kilpailemaan alkuperäisen mikrobiston kanssa ravinteista. (Aura Nousiainen.) Soveltuvuus Toimivaa ja tehokasta bioaugmentaatiota varten täytyy käyttökelpoinen mikrobikanta eristää ja tunnistaa, sekä varmistaa sen selviytyminen kilpailusta puhdistettavassa maassa. Tällä hetkellä suurimman ongelman tuottaa laboratoriossa tuotettujen mikroorganismien kyvyttömyys toimia tehokkaasti kohdeympäristössä. Ongelmaan on viime aikoina laajalti perehdytty. Tutkimuksissa on selvitetty lisätyn mikrobiston selviytymistä inhibitorisissa olosuhteissa, hajotuksen kannalta riittävää mikrobimäärää sekä on arvioituja mikrobien leviämistä maahan seuraamalla immunologisin menetelmin sekä luc geenin avulla. Lisättävien mikrobien kilpailukykyyn ja kestävyyteen alkuperäistä mikrobipopulaatiota ja muita kasvua hidastavia ympäristötekijöitä vastaan on perehdytty. (Aura Nousiainen.) Toimenpiteet On käytössä kolme vallitsevaa erityyppistä bioaugmentaatiomenetelmää, Yleisin menettelytapa on kohteesta eristettyjen villityyppien rikastaminen sopivalla alustalla ja uudelleeninokulointi kohdemaahan. Vaikka rikastamisen aikana saattaa tapahtua mutaatioita, mikrobeja voidaan pitää alkuperältään samanlaisina kuin puhdistettavan maan mikrobifloora. Toinen menetelmä eroaa edellisestä siinä, että siirrostettavan viljelmän alkuperäinen lähde ei ole puhdistettava maa. Usein näitä molempia tekniikoita pidetään suhteellisen luonnollisina menetelminä. Kolmas menettelytapa eroaa luonnollisemmista menetelmistä siten, että maahan lisätään geneettisesti muokattuja mikrobeja, joita ei voitane pitää luonnossa esiintyvinä mikrobeina. GMO:t on muokattu hajottamaan jotain tiettyä, kemiallisilta ominaisuuksiltaan hyvin tunnettua yhdistettä. Kaikissa yllämainituissa menetelmissä geneettistä materiaalia siirtyy eri mikrobikantojen ja jopa lajien välillä. Tämän perusteella on mahdollista myös lisätä geneettistä materiaalia maahan virusten tai plasmidien muodossa siinä tarkoituksessa, että sopiva geneettinen materiaali leviäisi alkuperäisiin populaatioihin. (Aura Nousiainen.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Puhdistusprosessin kannalta oleellisinta on puhdistavien organismien ylläpito ja niiden hajotustehokkuuden seuranta. (Aura Nousiainen.) Kustannukset ja kesto Vaikka yhdisteen biohajoavuus voidaankin teoreettisesti ennustaa, hajoaminen ei välttämättä kenttäolosuhteissa vastaa ennustetta. Siihen vaikuttaa ennen kaikkea sopivien mikroorganismien läsnäolo ja tarpeellisten epäorgaanisten ravinteiden riittävä määrä. Hajotettavan yhdisteen pitää olla biologisesti käyttökelpoisessa muodossa. ( Aura Nousiainen)

8 Ja siksi tämä voi olla erittäin hidasta ennen kuin saadaan oikeanlaiset hajottajat tehoamaan. Kustannukset voivat olla pienet, kun tämä on yhteydessä biostimulaatioon ja siis lisänä siihen menetelmään. Menetelmän rajoituksia Maahan lisätyllä ympillä ei voida aina vähentää öljysaasteen määrää huomattavasti. Ympin käyttö kuitenkin yleensä nopeuttaa biohajotusta alkuvaiheessa. Siitä on myös etua sellaisissa tapauksissa, joissa saastunut maa on myrkyllistä alkuperäiselle mikrobiflooralle. Mikrobit, jotka kykenevät hajottamaan orgaanista saastetta laboratorioolosuhteissa, saattavat osoittautua tehottomiksi hajottajiksi luonnollisessa ympäristössään. Mikrobit eivät mahdollisesti kykene liikkumaan maakerrosten läpi saastekemikaalin luo. Maahan joutuneet myrkyt saattavat inhiboida niiden metaboliaa, saalistajat vähentävät niiden määrää tai ne saattavat käyttää mieluummin jotakin toista yhdistettä ravinteenaan. Suurimman haasteen ympin mikrobeille aiheuttaa kuitenkin alkuperäisen mikrobiston kilpailu ravinteista. Maaperän mikrobiyhteisö on varsin monimuotoinen ja se on hyvin sopeutunut ympäristöönsä. Suurimmat esteet ympin selviytymiselle ovat selvästi biologisia (Aura Nousiainen.) Biologinen ilmahuuhtelu Pilaantunutta maata voidaan huuhdella myös ilmalla. Biologisessa ilmahuuhtelu menetelmässä pilaantuneeseen maaperään, pohjaveden pinnan yläpuolisiin maakerroksiin syötetään ilmaa tai happea. Happipitoisuuden kasvaessa maaperässä tapahtuva biologinen hajoaminen voimistuu. Happipitoisuuden parantamiseksi maaperästä voidaan ilmaa imeä pois alipaineimulla. Maaperään johdettu ilma myös kuljettaa haihtuvia yhdisteitä biologisesti aktiiviseen kerrokseen. (Penttinen 2001, ) Menetelmää on käytetty Suomessa aiemminkin, mutta varsinkin KeskiEuroopassa sitä on testattu tiheäasutetuilla keskustaalueilla. (Abloy 2013.)

9 Kuva 1 Biologinen ilmahuuhtelu (Penttinen 2001, 12) Soveltuvuus Menetelmä ei sovellu pintamaille tai alueille, joissa maan huono läpäisevyys tai epähomogeenisuus tai pohjaveden pinnan korkeus vaikeuttavat ilman liikkumista. (Penttinen 2001, 12.) Tampereen Epilän kaupunginosassa entisellä Abloy Oy:n 100 vuotta käytössä olleella teollisuustontilla nykyinen omistaja YIT puhdistaa aluetta ilmahuuhtelulla. Kevyemmin saastuneet maamassat puhdistetaan ilmalla huuhtelemalla paikan päällä. Raskaammin saastuneilta alueilta maaperästä kaivetaan pilaantunutta maaainesta ja vaihdetaan tilalle puhdasta maata. (Abloy 2013.) Ilmahuuhtelu menetelmä soveltuu haittaaineille, jotka hajoavat hapellisissa olosuhteissa kuten polttoaineille, PAHyhdisteille ja klooratuille liuottimille. (Penttinen 2001, ) Kuva 2 Entisen Abloy tehtaan tontin alipaineimurointia Toimenpiteet Huokoskaasutekniikkaan perustuvassa puhdistusmenetelmässä maahan porataan putkia, jotka yhdistetään alipaineimuriin. Pilaantunut maaaines huuhdellaan ilmalla niin monta kertaa, että maasta otettavat koenäytteet ovat puhtaita. Maata huuhdellut saastunut ilma ohjataan puhdistusyksikköön, jossa aktiivihiilisuodattimet keräävät liuotinpitoisesta maaaineksesta irronneet epäpuhtaudet. (Abloy 2013.) Rakennetuilla alueilla kaasun kertymisen riskiä voidaan minimoida keräysjärjestelmien ja suojakaivojen ja rakennelmien avulla. (Penttinen 2001, 12.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen

10 Menetelmällä voidaan saada vuosia lyhyempi käsittelyn kesto kuin pelkästään luontaisella biohajoamisella. (Penttinen 2001, ) Pilaantunut maaaines huuhdellaan ilmalla niin monta kertaa, että maasta otettavat koenäytteet ovat puhtaita. (Abloy 2013.) Kustannukset ja kesto Menetelmällä voidaan saada vuosia lyhempi käsittelyn kesto kuin pelkästään luontaisella biohajoamisella. Menetelmän käyttökustannukset voidaan katsoa jäävän alhaisiksi. (Penttinen 2001, 12 13). Toisaalta Tampereen entisen Abloy Oy:n tehtaan kohdalla on arvioitu kestävän vuoden ja tulee kustantamaan useamman miljoona euroa. (Abloy 2013.) Menetelmän rajoituksia Menetelmä ei sovellu savisiin maihin, joissa haittaaineet eivät pääse kulkeutumaan. (Penttinen 2001, 12 13) Huokoskaasukäsittely Huokoskaasukäsittelyllä tarkoitetaan maaperän huokostilassa olevien haihtuvien aineiden poistamista alipaineen avulla. Menetelmässä maaperään asennetaan imuputkia, joita pitkin huokoskaasu imetään maan pinnalle käsiteltäväksi. Imetty kaasu johdetaan vedenerottimen läpi ja haittaaineet poistetaan katalyyttipolttimella polttamalla tai aktiivihiilisuodatuksella. Vedenerottimella erotettu vesi käsitellään kohteessa tai viedään muualle käsiteltäviksi. Ne voidaan myös johtaa sade tai jätevesiviemäriin tai suoraan pintavesistöön haittaainepitoisuudesta riippuen. Klooratut yhdisteet käsitellään aktiivihiilisuodatuksella, sillä niiden poltossa voi muodostua dioksiineja ja furaania. Huokoskaasukäsittely on vakiintunut menetelmä mm. huoltoasemakiinteistöjen maaperän kunnostamiseen. (Mroueh, Vanhanne, Eskola, Pasanen, Wahlsrtöm, Mäkelä & Laaksonen 2004, 217, 225; Penttinen 2001, 17; Sarkkila, Mroueh & LeinoForsman 2004, 110.) Kuva 9 Huokoskaasukäsittelyn toimintaperiaate (Mroueh ym. 2004, 218).

11 Soveltuvuus Huokoskaasukäsittely soveltuu rakennettujen alueiden puhdistamiseen, joissa maan kaivaminen ei ole mahdollista. Menetelmää voidaan käyttää jopa 100 m:n syvyyteen, mutta puhdistettavan kerroksen paksuus tulee olla vähintään 1,5 m. Menetelmä soveltuu parhaiten kuivan ja läpäisevän maaperän puhdistamiseen pohjaveden yläpuoliselta alueelta. Sillä voidaan poistaa sekä kloorattuja että klooraamattomia orgaanisia yhdisteitä (VOC) ja joitakin puolihaihtuvia orgaanisia yhdisteitä (SVOC). (Mroueh ym. 2004, 217; Penttinen 2001, 16 17; Sarkkila ym. 2004, 104.) Puolihaihtuvien aineiden poistumista voidaan tehostaa tai maaperän ominaisuuksien rajoittavuutta vähentää parantamalla aineiden liikkuvuutta, haihtuvuutta tai biohajoavuutta. Tehostamismenetelmiä ovat mm. maaperän lämmittäminen lämpimällä ilmalla tai höyryllä, ilmainjektio joko kyllästyneeseen tai kyllästymättömään kerrokseen, paineilmainjektio sekä bioilmastus. Vedenkyllästämän alueen soveltuvuutta käsittelyyn voidaan parantaa pumppaamalla pohjavettä alemmaksi. (Mroueh ym. 2004, ; Penttinen 2001, ) Huokoskaasukäsittelyä voidaan käyttää myös esi tai jälkikäsittelymenetelmänä. Lisäksi se soveltuu täydentäväksi menetelmäksi rakenteiden alapuolisen maaperän puhdistamiseen tai haittaaineiden sisäänpääsyn ehkäisemiseen. (Mroueh ym. 2004, 220.) Toimenpiteet Huokoskaasukäsittelyn suunnitteluvaiheessa selvitetään maaperän kosteus, kerrosrakenne, maalajit sekä niiden veden ja kaasunläpäisevyys. Haittaaineista selvitetään niiden laatu ja pitoisuudet sekä esiintymislaajuus maaperässä, huokoskaasutilassa ja pohjavedessä. Myös pohja ja orsiveden pinnankorkeus, laatu sekä virtaussuunta selvitetään. Tarvittavan puhdistuskaluston mitoitus määritetään kenttäkokeiden avulla. Kokeessa selvitetään yksittäisen imukaivon vaikutussäde, kaasun virtausmäärä, poistuvan haittaaineen määrä sekä optimaalinen alipaine. Kaasunpumppauskaivojen määrä ja käytettävien imureiden teho valitaan siten, että koko käsiteltävälle alueelle saadaan muodostumaan alipaine. Imuputkisto voidaan asentaa joko vaaka tai pystysuuntaan. Imukaivon vaikutussädettä voidaan kasvattaa ja haittaaineiden haihtumista maanpinnan kautta ehkäistä peittämällä käsiteltävä alue esim. geomembraanilla. (Penttinen 2001, 16; Sarkkila ym. 2004, ) Käsittelyn aikana tarkkaillaan pumpattavan huokoskaasun määrää, painetta, kosteutta ja kokonaisvoc pitoisuutta. Myös kaasunkäsittelylaitteiston läpäisseen kaasun haittaainepitoisuutta sekä mahdollisten haitallisten hajoamistuotteiden pitoisuutta seurataan. Ulkoilman lämpötilaa, pohjaveden tasoa, tarkkailukaivojen painetta sekä alueella mahdollisesti sijaitsevien asuin tai työtilojen sisäilman haittaainepitoisuutta mitataan myös. Lisäksi seurataan kondenssiveden määrää ja pitoisuuksia sekä laitteiston toimintaa. (Mroueh ym. 2004, ; Sarkkila ym. 2004, 111.)

12 Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Kunnostustulosta arvioidaan huokoskaasun, maaperän ja pohjaveden haittaainepitoisuuksien avulla. Käsittely voidaan lopettaa, kun huokoskaasun haittaainepitoisuus vakiintuu. Pitoisuuksien vakiintuminen varmistetaan noin viikon kuluttua puhdistamisen lopettamisesta tehtävällä uusintapumppauksella. Sillä varmistetaan, ettei maaperään ole jäänyt huonosti haihtuvia haittaaineita. Uusintapumppaus toistetaan tarvittaessa. Lähtötasotietojen ja kunnostuksen aikaisten mittausten perusteella laskettava epäpuhtaustase otetaan myös huomioon käsittelyn lopettamisesta päätettäessä. Käsittelyn päättymisen jälkeen alueen tilaa seurataan ainakin vuoden ajan puolivuosittain otettavien huokoskaasu, pohjavesi ja maaperänäytteiden avulla. Jos kunnostuksessa ei päästä tavoiteltuun haittaainepitoisuuteen, tehdään alueelle riskinarviointi, jonka perusteella päätetään jatkotoimenpiteistä. (Mroueh ym. 2004, 238; Sarkkila 2004, 112.) Kustannukset ja kesto Huokoskaasukäsittelyn kesto ja hinta riippuvat kohteesta. Tyypillisesti käsittely kestää puolesta vuodesta vuoteen. Käsittelyn kustannus riippuu mm. käsiteltävän alueen koosta, käsittelyn kestosta ja huokoskaasun käsittelytavasta. Kustannus vaihtelee välillä /t. (Palmroth 2006, 3; Penttinen 2001, 17.) Menetelmän rajoituksia Huokoskaasukäsittelyllä ei päästä täysin puhtaaseen lopputulokseen. Se toimii huonosti alhaisilla haittaainepitoisuuksilla eikä sovellu epäorgaanisten haittaaineiden poistamiseen. Menetelmä ei sovellu myöskään pohjavedellä kyllästyneen maan puhdistamiseen. Käyttöä rajoittavat maaperän korkea kosteus, hienoaines ja orgaanisen aineksen pitoisuudet sekä heterogeenisyys ja kerrostuneisuus, korkea pohjaveden pinta ja sen vaihtelut. Korkea hienoaineksen määrä estää kaasujen liikkumista ja sitoo haittaaineita. Yli 20 % savipitoisuus heikentää käsittelyn tehoa merkittävästi. Myös orgaaninen aines sitoo haittaaineita itseensä. Haittaaineet voivat myös liueta joko pohja tai huokosveteen, jolloin niiden haihtuminen hidastuu. (Penttinen 2001, 17; Sarkkila ym. 2004, ) Maan huuhtelu Maan huuhtelulla tarkoitetaan toimenpidettä, jossa maahan tai pohjaveteen johdetaan imeyttämällä tai injektoimalla toisin sanoen puristamalla vettä, mikä voi sisältää myös haittaaineen liukoisuutta lisäävää ainetta. Pilaantuneeseen maakerrokseen sitoutuneet haittaaineet irtoavat pohjaveteen ja nousevat ylös pohjaveden pinnan nousun myötä, jolloin irronneet haittaaineet saadaan johdettua käsiteltäviksi. (Penttinen 2001, 28.) Soveltuvuus

13 Maan huuhtelu on vasta kehittyvä tekniikka, josta ei ole käyttökokemusta Suomessa. (Penttinen 2001, 29.) Liuotinhuuhtelua voidaan käyttää joko haittaaineiden lähteen tai siitä kauemmas kulkeutuneen haittaaineen käsittelyssä. Haittaaineiden liukenemisen lisäksi maan huuhtelulla voi olla orgaanisten yhdisteiden biologista hajoamista tehostava vaikutus. (Penttinen 2001, 28.) Maan huuhtelu sopii VOC ja SVOCyhdisteille eli puolihaihtuville orgaanisille yhdisteille, polttoaineille sekä pestisideille. Menetelmää voidaan käyttää in situ tai on site tavoin. (Heino 2011, 15.) Toimenpiteet Maan huuhtelussa maahan tai pohjaveteen johdetaan imeyttämällä tai injektoimalla vettä. Tätä prosessia voidaan tehostaa esimerkiksi veteen lisättävällä ja helposti sekoittuvalla orgaanisella liuottimella kuten alkoholilla, mikä johdetaan joko maaperän kyllästymättömään maakerrokseen tai pohjavesikerrokseen tai molempiin näihin edellä mainittuihin kerroksiin. (Penttinen 2001, 28.) Maaperästä johdettava ja pääsääntöisesti haittaaineita ja liuotinta sisältävä vesi tulee käsitellä. Useimmissa tapauksissa tämä tapahtuu siten, että jätevesi pumpataan maan pinnalle esimerkiksi aktiivihiilisuodatukseen perustuvaan käsittelylaitokseen. Täältä käsitelty, puhdistettu vesi voidaan johtaa ympäristöön tai jatkokäsittelyyn kunnalliseen jätevesien puhdistuslaitokseen, jos puhdistettua vettä ei kierrätetä kunnostusprosessissa. (Penttinen 2001, 28.) Huuhtelunesteitä käsiteltäessä syntyy lietejätteen lisäksi kiinteää jätettä kuten käytettyjä aktiivihiilisuodattimia, jotka tulee toimittaa asianmukaiseen jätteen vastaanottopisteeseen. Ilmapäästöjen, haihtuvien yhdisteiden osalta tulee kunnostusprosessin aikana suorittaa tarkkailua ja tarvittaessa, etteivät ilmapäästöt tapahdu hallitsemattomasti. Lisäksi on syytä arvioida kohdekohtaisesti Maaperään tai pohjaveteen mahdollisesti jäävien huuhteluaineiden merkittävyys. (Penttinen 2001, 28.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Suomen maaperäolosuhteiden johdosta tämä menetelmä voi olla vaikeasti sovellettavissa käytäntöön, koska hyvin vettä läpäisevät, tasaisesti kerrostuneet hiekkaalueet ovat suhteellisen harvinaisia. Potentiaalisena vaarana on myös pilaantuneen alueen laajeneminen. Tästä syystä maan huuhtelua ei ole tiettävästi käytetty Suomessa. Lisäksi puhdistusprosessissa maaperään laitettavat lisäaineet voivat kiinnittyä maahan ja huonontaa maan läpäisevyyttä. Huuhtelunesteiden reaktiot maaainesten kanssa voivat vähentää haittaaineiden liikkuvuutta ja siten niiden kulkeutumista käsittelyyn maanpinnalle. (Penttinen 2001, 29.) Kustannukset ja kesto Maan huuhtelussa kustannuksista suurin osa muodostuu haittaaineita sisältävän nesteen käsittelyssä ja lisäaineiden erottelussa kierrätystä varten ja niiden määristä. Maan huuhtelu on kustannuksiltaan ja tehokkuudeltaan

14 useimmiten huonompi vaihtoehto puhdistusmenetelmäksi kuin muut puhdistusmenetelmät. (Penttinen 2001, 29.) Menetelmän rajoituksia Tärkeillä pohjavesialueilla maan huuhtelu menetelmää ei tule käyttää suuren pilaantumisriskin johdosta, vaan tulee testata kohdekohtaisesti ja käyttää ainoastaan, jos huuhteluneste ja siihen liuenneet haittaaineet pystytään kontrolloimaan ja käsittelemään. Tämä riippuu mm. maaperän läpäisevyydestä, maan rakenteesta, ph:sta, kationinvaihtokapasiteetista ja puskurikyvystä sekä orgaanisen aineen määrästä (TOC). Maaperän huono vedenläpäisevyys ja heterogeenisyys heikentävät menetelmän käyttökelpoisuutta. Ympäristöluvan saaminen erityisesti liuottimia käytettäessä tehostamaan haittaaineiden liukenemista on vaikeampaa, koska edellyttää vieläkin tarkempaa ympäristövaikutusten arviointia. (Penttinen 2001, 29.) Eristäminen Eristämisen tarkoituksena on estää pilaantuneen maan sisältämien haittaaineiden leviäminen ympäristöön sekä ihmisten ja eläinten joutuminen kosketuksiin niiden kanssa. Tavoitteena on myös ehkäistä ilman pääsyä saastuneeseen kohteeseen ja siten rajoittaa haittaaineiden reagointia hapen kanssa. Pintaeriste ehkäisee sade ja pintavesien pääsyn pilaantuneeseen maahan. Pystyeristeet estävät suotovesien valumisen ympäristöön, eristävät pilaantuneen maan pohjavedestä sekä maassa virtaavasta vedestä, muuttavat pohjaveden virtausta ja pinnan tasoa, rajoittavat kaasupäästöjä sekä vakauttavat maata. Haittaaineiden kulkeutumista voidaan tarvittaessa ehkäistä tiivistämällä pohjamaata. (Penttinen 2001, 40; Sarkkila ym. 2004, 64.) Eristäminen tehdään yleensä keinotekoisen eristeen ja mineraalisen tiivisteen yhdistelmärakenteena. Mineraalinen tiiviste ehkäisee nestevirtauksen syntymisen keinotekoiseen tiivisteeseen mahdollisesti muodostuvien reikien kautta. Keinotekoisina eristemateriaaleina käytetään mm. polyolefiinimuoveista valmistettuja geomembraaneja ja asfalttia. Mineraalisina tiivistemateriaaleina käytetään mm. bentoniittia, maabentoniittia, savea, sementtiä ja erilaisia teollisuuden sivutuoteseoksia. Eristämistä voidaan käyttää ympäristön suojaamiseen myös muita kunnostusmenetelmien käytettäessä. (Sarkkila ym. 2004, )

15 Kuva 10. Eristämisen periaate (Penttinen 2001, 40). Soveltuvuus Eristämistä käytetään kohteissa, joissa maan kaivaminen tai sen puhdistaminen ei ole mahdollista. Menetelmä soveltuu raskasmetalleilla, asbestilla, epämetalleilla ja syanideilla pilaantuneen maan käsittelyyn. Eristämisen onnistumisen kannalta on olennaista, että pilaavan aineen kulkeutuminen on vähäistä. Menetelmää voidaan rajoitetusti käyttää myös orgaanisilla aineilla pilaantuneisiin maihin. (Penttinen 2001, 41; Sarkkila ym. 2004, 64, 71.) Toimenpiteet Eristettävät haittaaineet voivat olla pysyviä tai hitaasti hajoavia, joten eristysmateriaalien tulee olla pitkäikäisiä. Lisäksi niiden tulee kestää kuivumista, jäätymistä ja haittaaineen kemiallisia vaikutuksia sekä olla riittävän tiiviitä eri kulkeutumismekanismeja vastaan. Pintaeristemateriaalin tulee lisäksi kestää sadeveden ph:n vaihtelut sekä jyrsijöiden, juuriston ja mikroorganismien vaurioittamispaine. Mineraalisten eristysmateriaalien kestoa kohteen haittaaineelle voidaan testata esim. altistamalla ne kohteen kanssa kemiallisesti samanlaisille suotovesille. (Sarkkila ym. 2004, ) Pystyeristeenä käytetään maabentoniittiseosta tai sementtibentoniittilietettä. Ne rakennetaan yleensä bentoniittilietteellä tuettuun kaivantoon ja niiden alaosa kaivetaan tiiviin pohjamaan sisään rakenteen tiiviyden varmistamiseksi. Pystyeriste voidaan rajata myös kallioon, mikäli kallio on riittävän tiivis ja eristeen ja kallion välinen liitoskohta saadaan kyllin tiiviiksi. Mineraalisen tiivisteen lisäksi pystyeristeessä käytetään yleensä HDpolyeteenistä valmistettua geomembraania. Pystyeriste voi olla myös reaktiivinen, jolloin se joko sitoo tai hajottaa haittaaineita. Vedenpinnan tulee säilyä pystyeristeen sisäpuolella ulkopuolta alempana, jolloin haittaaineiden kulkeutumista voi tapahtua ainoastaan diffuusion avulla. (Sarkkila ym. 2004, ) Pintarakenteeseen kuuluu varsinaisen eristeen lisäksi salaojakerros, suojakerros ja kasvukerros. Pintavedet johdetaan ojituksen eristettävän alueen ohitse. Pohjarakenteena toimii yleensä tiivis pohjamaa tai kallio. Tarvitta

16 3.1.7 Stabilointi essa pohjamaan tiiviyttä lisätään esim. bentoniitti tai sementtiinjektioilla. (Penttinen 2001, 40; Sarkkila ym. 2004, 71.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Eristämistä käytettäessä varsinaista puhdistusvaikutusta ei tule. Menetelmän käyttö vaatii kuitenkin ympäristön seurantaa toimenpiteen jälkeen. Eristettävälle alueelle tehdään maaperän laadun, koostumuksen ja vesiominaisuudet sekä haittaaineiden ominaisuudet huomioiva havaintopisteverkko, jonka avulla seurataan pilaantuneesta massasta mahdollisesti syntyviä päästöjä. Erityisesti veden laatua seurataan. Eristettävälle alueelle asennetaan pohjavesiputkia, joista pohjaveden laatua seurataan ennen alueen eristämistä ja sen jälkeen. Suotovesien määrää ja laatua sekä valumavesien laatua tarkkaillaan useiden vuosien ajan 3 4 kertaa vuodessa. Vesinäytteet otetaan alueelle rakennetuista kokoomakaivoista tai keräilyojista. Tarvittaessa seurataan myös huokoskaasun pitoisuuksia. (Sarkkila ym. 2004, ) Kustannukset ja kesto Eristäminen on nopea tapa käsitellä pilaantunutta maata. Kustannukset riippuvat käsiteltävästä kohteesta sekä käytettävistä materiaaleista. Kustannus vaihtelee välillä /t. (Palmroth 2006, 3; Penttinen 2001, 41.) Menetelmän rajoituksia Eristäminen ei poista haittaaineita maaperästä. Mikäli eristysrakenne jostain syystä pettää, aineet voivat päästä ympäristöön. Menetelmä ei sovellu haihtuvien yhdisteiden ja vain rajoitetusti orgaanisten yhdisteiden käsittelyyn. Eristemateriaalit altistuvat biologiselle, fysikaaliselle ja kemialliselle rasitukselle, mikä voi heikentää niiden tiiviyttä. Pohjaveden pinnan alapuolelle ulottuvan pilaantumisen käsittely menetelmällä on vaikeaa ja aiheuttaa lisätoimenpiteitä pohjaveden kunnostamiseksi. (Penttinen 2001, 40.) Kiinteytys/stabilointi menetelmissä haittapitoisuutta ei pyritä pienentämään, vaan haittaaineen kulkeutumista ja leviämistä ympäristöön estetään sitomalla ne maaaineeseen. Menetelmät voivat perustua sekä fysikaalisiin että kemiallisiin ilmiöihin. Kiinteytyksellä tarkoitetaan prosessia, jossa sideaine kapseloi haittaaineen ja estää niiden kulkeutumisen. Stabiloinnilla tarkoitetaan prosesseja, joilla haittaaineiden aiheuttamaa riskiä pienennetään muuntamalla ne vähemmän liukoiseen, kulkeutuvaan muotoon ja tällöin käsiteltävän maan fysikaalista olomuotoa ei muuteta. (Pilaantuneiden maiden käsittelytekniikka, EteläKarjalan jätehuolto) Soveltuvuus Menetelmä soveltuu useimmille maalajeille, jotka ovat lyijyllä, arseenilla. kuparilla, kromilla, nikkelillä ja asbestilla pilaantuneita. Epäorgaanisilla

17 sideaineilla tapahtuva kiinteytys/stabilointi soveltuu parhaiten epäorgaanisia haittaaineita kuten asbestia ja epäorgaanisia syaniideja sisältäville hiekka tai soramaille. Bitumistabilointi soveltuu haihtumattomille orgaanisille haittaaineille ja kationisen emulsion ansiosta myös happamille massoille. (Pilaantuneiden maiden käsittelytekniikka, EteläKarjalan jätehuolto) Toimenpiteet Kiinteytyksessä/stabiloinnissa pilaantuneeseen maahan lisätään sideainetta kuten sementtiä, bitumia, kalkkia, bentoniittia, silikaatteja tai orgaanisia polymeereja. Maamassojen käsittelyaine riippuu haittaaineesta sekä maalajista ja näin ollen käsittelymenetelmät tulee reseptoida etukäteen ja testata koekappaleista haittaaineiden liukoisuudet. Yleisimmin käytettäviä sideaineita ovat sementti ja bitumi. Teollisuuden pozzolaanisia sivutuotteita kuten lentotuhkaa ja masuunikuonaa voidaan käyttää stabilointiin.(ympäristöopas, Pilaantuneen maan kunnostaminen ja laadunvarmistus) Sementtistabiloinnissa pilaantunut maaaines sekoitetaan sementin, veden ja lisäaineiden kanssa, joka kovettuessaan estää haittaaineiden leviämisen. Sementin korkea ph vähentää useimpien metallien liukenemista. (Pilaantuneiden maiden käsittelytekniikka, EteläKarjalan jätehuolto) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Stabilointireseptin kehittämistä varten otettavien näytteiden on oltava riittävän suuria ja näytteet on otettava siten, että ne edustavat mahdollisimman hyvin käsiteltävää maaainesta. Tutkimuksia varten näytteet homogenisoidaan ja niistä poistetaan suuret kappaleet. Seos ja lisäaineiden syöttöä valvotaan paino, tilavuustai virtausmittauksin. Mittaustulokset merkitään sekoitusaseman päiväkirjaan. Vaakojen ja muiden mittalaitteiden kalibrointi on tarkistettava vähintään kerran viikossa. (Ympäristöopas, Pilaantuneen maan kunnostaminen ja laadunvarmistus) Kustannukset ja kesto Kustannusarvio /t (massa stabilointi). Nopea, sekoitussuhteen reseptöinti voi olla aikaa vievää. Menetelmän rajoituksia Soveltuu parhaiten karkearakeiselle ja kuivalle maaainekselle. Märkä maaaines tulee esikäsitellä esim. kuivattamalla tai kalkitsemalla. Ei sovellu runsaasti savea tai humusta sisältävälle maalle. Runsaasti kiviä, humusta tai savea sisältävä maa voidaan esikäsitellä seulomalla tai murskaamalla. Ei sovellu helposti haihtuville yhdisteille. Haihtuvat yhdisteet voidaan esikäsitellä esimerkiksi katalyyttisen polton avulla. Soveltuvuus testattava laboratoriokokein kohdekohtaisesti.

18 3.1.8 Elektrokineettiset menetelmät Elektrokineettisellä menetelmällä voidaan sähkökemiallisten ja kineettisten prosessien avulla poistaa metalleja ja polaarisia orgaanisia haittaaineita maasta, liejusta, lietteestä tai sedimentistä. Menetelmä soveltuu erityisesti savimaiden ja muiden sellaisten materiaalien käsittelyyn, joiden läpäisevyys on alhainen. (Penttinen 2001, ) Soveltuvuus Suomessa Osmos Group Oy:llä on käytössä elektrokineettiseen menetelmään perustuva maankäsittelylaitteisto. Yritys on käsitellyt bensiinillä ja dieselillä pilaantuneita maita muutamassa pilottiluonteisena kohteessa tähän mennessä. Menetelmää voidaan käyttää myös muiden orgaanisiin yhdisteisiin. Pesuun yhdistettynä voidaan sitä käyttää myös raskasmetalleille. Menetelmä soveltuu kaikenlaiselle maalle. Menetelmän toimittajan mukaan se soveltuu erityisesti tiiviille savi tai vastaavalle maaperälle, jolle esim. huokosilmakäsittely ei sovellu. Menetelmän sähkönkulutus on kWh/m3 riippuen maan tiiveydestä. (Penttinen 2001, ) Kuva 14. (Penttinen ) Toimenpiteet Elektrokineettinen menetelmä perustuu maahan asetettuihin elektrodeihin, anodiin ja katodiin, joiden välillä kulkee heikko tasavirta. Sähkövirta mobilisoi varautuneita aineita ja aiheuttaa niiden siirtymisen kohti elektrodeja. Metallit, ammoniumionit ja positiivisesti varautuneet orgaaniset yhdisteet kulkeutuvat kohti katodia ja anionit kuten kloridi, syanidi, fluoridi, nitraatti ja negatiivisesti varautuneet orgaaniset yhdisteet kohti anodia. Sähkövirta luo happaman vyöhykkeen anodin ja emäksisen vyöhykkeen katodin ympärille. Haittaaineiden kulkeutumiseen vaikuttavat pääasiassa elektromigraatio ja elektroosmoosi. Elektromigraatiolla tarkoitetaan ionien kulkeutumista kohti elektrodeja, elektroosmoosissa puolestaan ioneja sisältävä vesi liikkuu elektrodeja kohti. Ionien liikkeen suunta ja nopeus riippuvat niiden varauksesta, koosta ja polaarisuudesta sekä elektro

19 osmoosin aikaansaaman vesivirran voimakkuudesta. Ionien lisäksi vesi kuljettaa varauksettomia orgaanisia ja epäorgaanisia aineita. Elektrokineettisessä menetelmässä haittaaineet voidaan poistaa maaperästä esimerkiksi pumppaamalla vettä elektrodien läheisyydestä tai saostamalla tai kompleksoimalla ioneja. Haittaaineiden poistamista käytetään yleensä, kun on kysymyksessä metalleilla pilaantunut maaperä. Menetelmän asema maaperän puhdistusmenetelmänä ei ole vielä vakiintunut ja se on kehitysvaiheessa. (Penttinen 2001, ) Kuva 15. (Laitinen,J ) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Vaikutus rippuu olosuhteista ja kuinka sähköjohtavuus saadaan tehokkaaksi. Mittaus tapahtuu näytteenotoilla. Kustannukset ja kesto Käsittelykustannukset: riippuvat mm. sähkön hinnasta. USA:ssa kustannuksiksi on arvioitu noin /t maata, keskiarvon ollessa noin 80 /t (sähkön hinta noin 5 st/kwh). Menetelmän sähkönkulutus on kWh/m3 riippuen maan tiiveydestä. Menetelmä voi olla lyhytkin riipuen paljon olosuhteista taikka sitten se puhdistuaika venyy, jos ei olla esim. huomioitu ennalta kaikkia lähtötieto

20 ja. Näytteenotoilla mitataan ja selvitetään mitä maassa on ja mitä sinne voidaan laittaa, jotta puhdistaminen Menetelmän rajoituksia Menetelmän tehokkuus on parhaimmillaan kosteuspitoisuuden ollessa noin 15 %.Se vähenee huomattavasti jos maan kosteuspitoisuus laskee alle 10 %. Sähkönjohtokykyyn voi vaikuttaa maassa olevat metalliset tai eristävää materiaalia olevat kappaleet. Olisi hyvä että määritettäisiin maaperän ominaisuudet ennen kunnostusta. Jos alueilla on voimakkaasti maan sähköjohtokykyyn vaikuttavia tekijöitä esim. malmiesiintymiä, niin menetelmä ei ole tällöin tehokas. Elektrodien tulisi olla inertistä materiaalista kuten hiilestä, grafiitista tai platinasta valmistettuja. Metalliset elektrodit liukenevat helposti elektrolyysin vaikutuksesta ja aiheuttavat korroosiotuotteiden joutumista maahan. Tehokkainta elektrokinetiikka on savimaissa savipartikkelien negatiivisen pintavarauksen vuoksi. Hiukkasten pintavaraus voi kuitenkin muuttua huokosnesteiden ph:n ja haittaaineiden adsorboitumisen vaikutuksesta. Hyvin happamat tai emäksiset olosuhteet ja hapetuspelkistysolojen muutokset voivat heikentää menetelmän tehokkuutta. Alhainen ph voi taas auttaa metallien poistamista. Orgaanisten aineiden kulkeutuminen elektroosmoosilla on mahdollista, vain mikäli orgaaninen aine on liuennut tai dispergoitunut maaperän huokosveteen. Hapetuspelkistysreaktioissa voi muodostua eitoivottuja tuotteita kuten kloorikaasua. (Penttinen 2001, ) 3.2 Pilaantuneen maan ja veden kunnostamiseen soveltuvia in situ menetelmiä Fytoremediaatio Fytoremediaatiolla tarkoitetaan pilaantuneen maan, pohjaveden tai sedimentin puhdistamista kasvien avulla. Menetelmän teho perustuu kasvien kykyyn ottaa haittaaineita maasta juurillaan ja hajottaa tai muuntaa niitä haitattomaan muotoon. Tätä kutsutaan fytodegradaatioksi. Fytoekstraktiossa haittaainetta kertyy kasviin, jolloin osa aineesta saadaan poistettua maaperästä keräämällä kasvit ja jatkokäsittelemällä ne esim. polttamalla. Maaperään sitouttaminen eli fytostabilointi perustuu juuriston kykyyn ehkäistä eroosiota sekä vähentää haittaaineiden liikkuvuutta ja bioaktiivisuutta. Ritsodegraatio tarkoittaa juuristomikrobien toiminnasta johtuvaa haittaaineiden hajoamista. Fytovolatilisaatiossa kasvit haihduttavat ottamansa haittaaineet ilmakehään. Fytoremediaatiota voidaan käyttää myös puhdistuksen viimeistelyyn muiden puhdistusmenetelmien jälkeen sekä yhdessä joidenkin menetelmien kanssa. (Palmroth 2006, 5 6; Penttinen 2001, 18; Sillanpää 2007, 5.)

21 Fytoremediaatiossa käytetään lähinnä putkilokasveja. Kasvin valintaan vaikuttaa kunnostettavan alueen sijainti ja olosuhteet sekä aluetta pilaava haittaaine. Suomessa käytettyjä puulajeja ovat haapa ja erityisesti sen hybridimuodot, rauduskoivu, mänty ja kiiltopaju. Ruohovartisista kasveista fytoremediaatiossa voidaan käyttää mm. valkolupiinia, kuituhamppua, valkoapilaa, hernettä ja ruohokasveja esim. ruokonataa. Puhdistamiseen voidaan käyttää joko yhtä kasvilajia tai useamman lajin sekakasvustoa. (ManninenEgilmez, Mäkelä, Hartikainen, Santanen, Seppänen, Stoddard & YliHalla 2010, 7; Palmroth 2006, 5; Sillanpää 2007, 26, 54.) Kuva 8. Fytoremediaatioprosessien toimintaperiaatteet (Pellinen 2003, 11). Soveltuvuus Menetelmä soveltuu hyvin laajojen, pintaosiltaan pilaantuneiden alueiden käsittelyyn. Saastuneen alueen soveltuminen fytoremediaatioon riippuu käytettävästä kasvilajista ja sen kasvuvaatimuksista, saastuneen maaalueen syvyydestä ja iästä sekä puhdistettavasta haittaaineesta. Menetelmän on todettu tehoavan hyvin dieselöljyllä pilaantuneiden maiden käsittelyyn, mikäli sitä käytetään pian pilaantumisen jälkeen. Pitkään saastuneena olleilla alueilla teho on huono. (Palmronth 2006, 5, 48, 60; Penttinen 2001, 18.) Menetelmällä voidaan käsitellä sekä orgaanisilla että epäorgaanisilla aineilla pilaantuneita alueita. Orgaanisista aineista hiilivetyjä, BTEX aineita (bentseeni, tolueeni, etyylibentseeni, xyleeni), kloorattuja liuottimia, polyaromaattisia hiilivetyjä eli PAH yhdisteitä, liiallisia ravinteita (N, P) sekä joitakin räjähdysaineita esim. nitrotolueenia voidaan puhdistaa kasvien avulla. Epäorgaanisista ainesta raskasmetallit (esim. Pb, Ni, Cu, Zn, Fe, Mn, Al) soveltuvat kasvien avulla poistettaviksi. (Penttinen 2001, 19.) Raskasmetallien puhdistaminen perustuu fytoektraktioon. Menetelmässä käytetään ruohovartisia kasveja, sillä niiden poistaminen ja kasvuston uusiminen on helppoa. Fytoextraktiokäsittely joudutaan usein uusimaan useita kertoja riittävän puhdistustason saavuttamiseksi. Öljyhiilivetyjen poistuminen maaperästä perustuu fyto ja ritsodekraatioon, jolloin puhdistumisen tehoa lisää laaja juuristo ja pitkäikäisyys. Öljyhiilivetyjen puhdistami

22 3.2.2 Biotuuletus sessa voidaan käyttää sekä puita että ruohovartisia kasveja. PAH yhdisteiden puhdistamisessa voidaan fytoremediaatio yhdistää esim. elektrofentonin menetelmän kanssa. (ManninenEgilmez ym. 2010, 7; Palmroth 2006, 48; Sillanpää 2007, 5.) Toimenpiteet Kunnostuksessa puut istutetaan noin viisi kertaa metsätalousistutuksia tiheämmäksi kasvustoksi. Puuntaimien kasvuunlähdön takaamiseksi voi aluskasvillisuuden niitto olla tarpeen. Kasvien kuntoa ja kasvua seurataan ja kuolleiden kasvien tilalle vaihdetaan uudet. Istutuksen yhteydessä sekä kuivina kausina kastelu voi olla tarpeen. Kunnostettavan alueen lannoittaminen edistää puhdistumista. Maaperän mikrobitoiminnan tasoa voidaan mitata kunnostusalueelle asennettavan huokoskaasuputkiston avulla. Pohjavesialueella kunnostettavalle alueella pohjaveden tilaa voidaan seurata pohjavesiputkien kautta. (Palmroth 2006, 32; Sillanpää 2007, 26 28) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Puhdistusvaikutusta mitataan ottamalla kunnostettavalta alueelta maaja/tai vesinäytteitä, joista tutkitaan haittaainepitoisuus sekä toksisuus. Toksisuuden määrittämiseen voidaan käyttää indikaattorina esim. valobakteeria (Vibrio fischeri) tai änkyrimatoa (Enchytraeus albidus) pitkäaikaista altistumista mitattaessa. Myös kasvien kasvu ja ulkonäkö indikoivat alueen toksisuutta. (Sillanpää ; Palmroth 2006, 18, 29.) Kustannukset ja kesto Fytoremediaation kustannukset muodostuvat kasveista ja niiden istuttamisesta, alueen seurannasta sekä mahdollisesta lannoituksesta, kastelusta sekä kasvuston keräämisestä ja jatkokäsittelystä. Kustannukset riippuvat kunnostettavan alueen koosta sekä käytettävästä menetelmästä. Puhdistumisen kesto riippuu puhdistettavasta aineesta. Menetelmä ei ole nopea, sillä se perustuu kasvien aineenvaihduntaan. Maan kunnostusvaikutuksen voi puilla puhdistettaessa todeta luotettavasti noin vuoden kuluttua kunnostuksen aloittamisesta. (Palmroth 2006, 3 5; Sillanpää2007, 60.) Menetelmän rajoituksia Viileä ilmasto ja lyhyt kasvukausi voivat rajoittaa menetelmän tehoa. Fytoremediaatio ei sovellu syvältä pilaantuneille alueille juuriston rajallisen ulottuvuuden vuoksi. Myöskään kovin voimakkaasti saastuneilla alueilla menetelmää ei voi käyttää, sillä liian korkea haittaainepitoisuus voi heikentää kasvien itävyyttä ja kasvua. Pitkään saastuneena olleen alueen puhdistamisessa haittaaineiden biosaatavuus heikkenee, jolloin puhdistuksen teho laskee. Ei sovellu myöskään kohteisiin, joissa vaaditaan nopeita tuloksia. Fytoremediaation käyttöön liittyy epävarmuustekijöitä, sillä kokemusta menetelmän käytöstä Suomen olosuhteissa on vielä melko vähän. (Palmroth 2006, 5; Sillanpää 2007, 5, )

23 Biotuuletuksessa happea lisätään maahan pohjaveden yläpuoliseen kerrokseen. Tarkoitus ei ole haihduttaa hiilivetyjä maasta, vaan lisätä niiden hapellista biohajoamista. Menetelmää on käytetty myös öljyhiilivedyillä. Voidaan käyttää myös termiä biostimulaatio, eli tämä menetelmä on lähellä biostimulaatiota, mutta biostimulaatiossa lisätään muutakin kuin happea samalla menetelmällä. Soveltuvuus Menetelmä soveltuu Suomen olosuhteisiin. Ongelmana saattaa muodostua kuten muidenkin biologisten in situ menetelmien osalta maaperän ja pohjaveden alhainen lämpötila, joka hidastaa biologista toimintaa ja hajotusnopeutta. Suomessa maaperä on usein hyvin heterogeeninen, mikä saattaa vaikeuttaa kunnostuksen suunnittelua ja vesi ja ilmavirtojen hallintaa. Suomessa ainakin Doranova Oy suorittaa maaperän ja pohjaveden puhdistusta tehostettua biologista hajoamista käyttäen. (Penttinen 2001, ) Toimenpiteet Biotuuletuksessa syötetään happea (öljyhiilivedyt) tai elektronidonoreita (klooratut hiilivedyt) maaperään. Mikroorganismit tarvitsevat kasvaakseen myös sopivasti ravinteita (fosfori ja typpiyhdisteet). Jokaisella haittaaineryhmällä on niille ominaiset hajoamisolosuhteet. Biotuuletus soveltuu mm.kloorattujen hiilivetyjen pilaaman maan kunnostukseen sekä öljyhiilivedyillekin. Parhaiten soveltuu suhteellisten alhaisten haittaainepitoisuuksien käsittelyyn. Kunnostus suoritetaan erilaisten kaivojen ja putkilinjojen avulla. Ne sijoitetaan kokonaan maan alle, jolloin ne ovat suojassa jäätymiseltä ja mekaanisilta vaurioilta. Pintamaa voidaan maisemoida ja käyttää sopivalla tavalla. Jokainen kunnostus räätälöidään olosuhteisiin sopivaksi. Tarkka kunnostusprosessien seuranta mahdollistaa prosessien säätötoimenpiteet. Tarvittaessa kunnostusta voidaan jatkaa vähemmän intensiivisellä kunnostusjaksolla. In situ menetelmää on järkevää käyttää maaperän kunnostukseen siellä, missä kaivaminen on teknisesti hankalaa ja kallis toteuttaa, kuten rakennusten tai muiden rakenteiden ympäristössä tai alla, kovan pintamateriaalin alla, syvällä maaperässä ja laajoissa pilaantumistapauksissa. Biotuuletuksen avulla saavutetaan samalla käsittelyllä sekä maaperän että pohjaveden puhdistuminen. Kunnostuksen aikana alueella tapahtuvat toiminnat voivat jatkua tavalliseen tapaan. Oikein suunniteltuina asennustyöt voidaan suorittaa vähäisin häiriöin. Varsinainen kunnostusvaihe ei aiheuta häiriötä ympäristöön. Suhteellisen pienistä pohjaveden pumppausmääristä johtuen maaperän painuminen ei ole todennäköistä. Jos asennusvaiheen aikana todetaan, että pilaantumisen laajuus poikkeaa huomattavasti esitutkimusten tuloksista, järjestelmää voidaan laajentaa kattamaan koko pilaantunut alue. Insitu kunnostus voidaan integroida ja toteuttaa kohteen rakennustyön yhteydessä. (Penttinen 2001, ) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Happea lisäämällä pyritään kiihdyttämään hajotusnopeutta, jotta hajoamista alkaisi tapahtumaan ilman, että sille pitäisi tehdä muuta. Näytteen otoilla seurataan tilannetta

24 Kustannukset ja kesto Melko edullista kun ilma hoitaa asiaa ja ei tarvita hirveästi muuta. Kestona toimenpide on aika pitkä. Menetelmän rajoituksia Ei sovellu yhdisteille tai aineille, jotka eivät ole biohajoavia. Maaperän ja pohjaveden alhainen lämpötila Suomessa hidastaa usein hajotustoimintaa. Haittaaineiden huono biosaatavuus, esimerkiksi sitoutuminen maaperän partikkeleihin, voi hidastaa hajotustoimintaa. Mikrobit voivat muuntaa haittaaineita haitallisempaan muotoon. Haittaaineet voivat esiintyä mikrobeille myrkyllisissä pitoisuuksissa. Ravinneliuosten injektointi ja pohjaveden kierrätys saattaa huuhtoa haittaaineita laajentaen pilaantuneen alueen kokoa. Biomassan kasvu tai raudan saostuminen voi aiheuttaa injektointikaivojen tai maahuokosten tukkeutumista. Ei sovellu alueille, joissa maaperä on hyvin tiivis. (Penttinen 2001, ) Kemiallinen hapetus Kemiallista hapetusta pidetään lupaavana puhdistusmenetelmänä monenlaisille maaperään joutuneille kemiallisille yhdisteille. Kemiallista hapetusta on hyödynnetty orgaanisten epäpuhtauksien hajottamiseen vedestä ja jätevedestä yli 100 vuotta. Nykyään kemiallista hapetusta hyödynnetään myös maaperässä ja pohjavedessä esiintyvien epäpuhtauksien hajottamiseen. Hapetus voidaan suorittaa joko in situna tai ex situna. Kemiallinen hapetus on suhteellisen yksinkertainen puhdistusmenetelmä, jossa käytetään hapetinta hapettamaan orgaanisia haittaaineita maaperästä. Reaktion nopeuttamiseksi voidaan käyttää katalyyttiä. (Valderrama, Alessandri, Aunola, Cortina, Gamisans & Tuhkanen 2009, 594.) Yleisimpinä puhdistuskemikaaleina käytetään permanganaattia, persulfaattia, peroksidia ja otsonia (ITRC 2005, 1). Soveltuvuus Kemiallista hapetusta hyödynnetään pääsääntöisesti pilaantuneiden kohteiden kyllästymisvyöhykkeessä ja kapillaarikerroksessa esiintyvien haittaaineiden puhdistamiseen. (Valderrama ym. 2009, 595.) In situna tapahtuvan kemiallisen hapetuksen parhaita puolia puhdistusmenetelmänä on, ettei siinä muodostu suuria määriä jätettä ja puhdistus pystytään suorittamaan lyhyemmässä ajassa. Tämä tuottaa säästöjä puhdistuskustannuksiin materiaalisäästöjen, valvontaan liittyvien säästöjen ja laitehuoltoon liittyvien säästöjen kautta. (ITRC 2005, 1.) Toimenpiteet

25 Tapa, jolla hapetin laitetaan maahan, on oleellinen puhdistuksen onnistumisen kannalta. Tavalla voidaan vaikuttaa hapettimen leviämiseen maaperässä ja näin ollen vaikuttaa siihen, kuinka tehokkaasti maaaineksessa oleva haittaaine ja hapetin reagoivat. Usein hapetin annostellaan maaperään kaivoista, jotka on sijoitettu alueella esiintyvän pilaantuman kannalta järkevästi eli niin, että mahdollisimman laaja alue pilaantumasta saavutetaan kaivoihin syötettävän hapettimen avulla. Annostelussa on huomioitava, että hapetin kuluu joutuessaan maaperään, jolloin hapettimen tehokas reagointialue pienenee. (ITRC 2005, 46.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Hapettimen syöttötavalla, määrällä ja väkevyydellä voidaan vaikuttaa sen leviämiseen ja näin ollen myös vaikuttaa puhdistustulokseen. Kustannukset ja kesto Kemiallinen hapetus monissa kohteissa taloudellisesti järkevämpi vaihtoehto massanvaihdolle, etenkin jos epäpuhtauksia esiintyy syvällä maassa tai ne ovat levinneet hyvin laajalle alueelle. Menetelmän rajoituksia Epävarmuustekijöinä puhdistusmenetelmässä on maaperässä esiintyvien haittaaineiden reaktiivisuus sekä haittaaineiden siirtyminen reagenssin ulottuville (Valderrama ym. 2009, 595). Joissain tapauksissa hapetinta tarvittaisiin niin suuri määrä, ettei kemiallinen hapetus ole taloudellisesti järkevä puhdistusvaihtoehto (ITRC 2005, 2). Jokainen haittaaine myös tuo oman haasteen puhdistusprosessiin. PAHyhdisteitä puhdistettaessa maaperästä niiden siirtyminen reagenssin ulottuville saattaa olla ongelmallista, sillä PAHyhdisteet ovat usein tiukasti kiinnittyneinä maapartikkeleihin ja puhdistusreaktiot tapahtuvat usein vedessä. (Valderrama ym. 2009, 595.) PAHyhdisteiden täytyy siis ensin siirtyä vesifaasiin, jotta reaktio voisi tapahtua Pohjaveden ilmastus Maaperässä olevien haihtuvien yhdisteiden poistumisen nopeuttamiseksi ilmastetaan pohjavettä. (Riinanen 2001, 46.) Ilmastuksen tarkoituksena on myös hapettaa vettä ja poistaa hiilidioksidia. Pumpulla veteen syötettävästä ilmasta liukenee happea veteen. Ilmastus toimii myös poistaessaan hiilidioksidia vedestä osana alkalointiprosessia. Tällöin veden ph ja alkaliteetti nousee. (Tuusula n.d.) Ilmastointi on yksi vaihtoehtoisista alkalointimenetelmistä, joita ovat tämän lisäksi kemikaalin lisäys ja kalkkikivisuodatus. (Wiki n.d.)

26 Kuva 5. Pohjaveden ilmastuksen toimintaperiaate (Penttinen 2001, 46) Kuva 6. Ilmastustornin yläosasta (Tuusula n.d.) Soveltuvuus Pohjaveden ilmastus menetelmä on ollut käytössä 1980luvun puolivälistä lähtien, jossa etuna ovat muun muassa suhteellisen alhaiset käyttökustannukset ja in situ menetelmänä sen käyttäminen on mahdollista myös rakennetulla alueella. Menetelmä soveltuu kun kyseessä ovat helposti haihtuvat orgaaniset yhdisteet, polttoaineet, ja onkin melko yleinen menetelmä muun muassa polttoaineilla pilaantuneiden huoltoasematonttien kunnostuksessa. Menetelmä ei sovellu kun kyseessä ovat epäorgaaniset haittaaineet. Haittaaineiden kulkeutumiseen ja hajoamiseen liittyvien kohdekohtaisten monimutkaisten maaperän fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten prosessin johdosta tämän menetelmän käyttämiseen liittyy monia epävarmuustekijöitä. (Riinanen 2001, 46.)

27 Kuva 7. Tuusulan kunnan Paippisten vedenkäsittelylaitoksen ilmastustornit (Tuusula n.d.) Toimenpiteet Pohjaveden ilmastuksessa injektoidaan, puristetaan paineistettua ilmaa pilaantuneeseen pohjavesikerrokseen. Ilmakuplat kulkeutuvat maahuokosten välissä pysty ja vaakasuuntaisesti irrottaen maassa ja pohjavedessä olevia haittaaineita, jotka kulkeutuvat ilmakuplien tai jatkuvan ilmavirran mukana ylös kohti maan kyllästymätöntä kerrosta. Injektoitavan ilman virtausnopeus pidetään suurena, jotta pohjaveden ja maaperän välinen kontakti kasvaisi ja haittaaineiden irtoaminen tehostuisi. Pidettäessä injektoitavan ilman virtausnopeus suhteellisen alhaisena saavutetaan biologisen hajotuksen tehostuminen. Pohjaveden ilmastuksen ohella käytetään usein huokosilmatekniikkaa poistamaan helposti haihtuvia orgaanisia yhdisteitä kyllästymättömästä kerroksesta. Ilman ohella pohjaveteen voidaan lisätä metaania tehostamaan kloorattujen hiilivetyjen kometabolista hajoamista. (Penttinen 2001, 46.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Menetelmän käytöllä voidaan saada aikaan pohjavedessä ja maassa tapahtuvan biologisen hajoamisen lisäystä, ja ravinteiden avulla voidaan tehostaa biohajoamista. Lyhyellä ajanjaksolla tarkasteltuna haihtuminen on kuitenkin yleensä haittaaineita merkittävämmin poistava tekijä kuin biohajoaminen. ( Penttinen 2001, 46.) Kustannukset ja kesto Muutamasta tuhannesta eurosta alkaen ja pohjaveden ilmastus menetelmän käytössä menee yleensä muutama vuosi. (Riinanen 2001, 47) Menetelmän rajoituksia

28 Pohjaveden ilmastus ei sovellu haihtumattomille ja biohajoamattomille haittaaineille eikä hyvin tiiviiseen maaperään. Kohteessa tai sen välittömässä läheisyydessä olevat rakennukset ja rakenteet voivat olla vaarassa maaperän rakenteessa tapahtuvien muutosten vuoksi. Kontrolloimattomat haihtuvat haittaaineet voivat kulkeutua rakennusten kellarikerroksiin tms. Kohteen geologisten ominaisuuksien tietäminen ja haittaaineiden syvyyssuuntainen jakautuminen ovat tärkeitä suunniteltaessa ilmastussysteemiä. Esimerkiksi maaperän kyllästyneessä kerroksessa ilman virtaus voi olla epätasaista, mikä aiheuttaa kaasujen epätasaista kulkeutumista. Maaperän hajanaisuus voi olla syynä siihen, ettei injektoitu ilma ulotu kaikkiin pilaantuneen kohteen osiin, jolloin seurauksena on puhdistustuloksen heikentyminen. Onkin tärkeää suunnitella kohdekohtaisesti olosuhteisiin sopiviksi ilman injektointikaivojen sijainnit ja syvyydet. (Penttinen 2001, 47) Luontainen biohajoaminen Luontaisessa biohajoamisessa annetaan pilaantuneen maan puhdistua vaaditulle tasolle luontaisesti tapahtuvan biologisten, kemiallisten ja fysikaalisten prosessien vaikutuksesta. (Penttinen 2001, 1011.) Soveltuvuus Menetelmää voidaan soveltaa biohajoavilla orgaanisilla yhdisteillä, esimerkiksi öljyhiilivedyillä ja klooratuilla liuottimilla pilaantuneen maaperän tai pohjavesien puhdistamiseen. Puhdistumisen etenemistä on seurattava maaperä ja pohjavesinäytteillä, joilla voidaan todentaa, onko puhdistumista tapahtunut. (Penttinen 2001, 1011.) Toimenpiteet Luontaisessa puhdistumisessa nopealiikkeiset haittaaineet sekoittuvat huokoskaasuun ja pinta, orsi sekä pohjavesiin ja ovat näin alttiita maassa tapahtuville luontaisille prosesseille, jotka pienentävät haittaaine pitoisuuksia. Luontainen hajoaminen ei juuri tehoa suurimolekyylisiin orgaanisiin yhdisteisiin, koska ne ovat vaikeasti hajoavia ja sitoutuvat maapartikkeleihin. (Penttinen 2001, 1011.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Menetelmän soveltaminen vaatii seurantaa ja prosessin hallintaa. Menetelmässä tarvitsee ensin arvioida tarkkaan, riittääkö haittaaineiden puhdistamiseen pelkkä luontaisten prosessien aiheuttama hajoaminen ja miten nopeasti hajoaminen tapahtuu. (Penttinen 2001, 1011.) Öljypuhdistuksissa on havaittu, että maaperässä elävät mikrobit toimivat aktiivisemmin hapellisessa kuin hapettomissa olosuhteissa. (Heino 2011, 1213.) Kustannukset ja kesto Mikrobit hajottavat vaikeita yhdisteitä hyvinkin hitaasti, minkä vuoksi puhdistusprosessi kestää kauan. Prosessin hitauden sekä hajoamisen epävarmuuden takia menetelmä on kalliimpaa kuin aktiivinen kunnostus.

29 Menetelmän rajoituksia Menetelmän teknisistä rajoituksia merkittävimmät ovat pitkä käsittelynkestoaika ja pitkäaikaisen seurannan kustannukset. Luontaista biohajoamista ei ole sovellettu Suomessa, mutta menetelmää on tutkittu. Suurimmaksi ongelmaksi Suomen oloissa tulee kylmä sää, joka hidastaa huomattavasti hajoamista. Haittaaineet saattavat myös karata maaperästä ennen kuin hajoaminen tapahtuu. Myös hajoamistuotteet voivat vahingoittaa ihmistä ja ympäristöä. (Penttinen 2001, 1011.) Biostimulaatio Biologinen käsittely (biostimulaatio) soveltuu dieselöljyillä pilaantuneille alueille. Biostimulaatiossa haittaaineiden biologista hajoamista tehostetaan lisäämällä maaperään happea, ravinteita, kosteutta, bakteereja ja lämpöä tarpeen mukaan. Happi, ravinteet ja muut apuaineet syötetään maaperään vesiliuoksena, josta ne vapautuvat hitaasti maaperässä olevan luonnollisen bakteerikannan käyttöön. Syöttö tehdään maahan asennettavan siiviläputkiston avulla tai injektoimalla korkeapainepumpulla. Syöttöliuoksen määrä, ravinnemäärät ja seossuhteet määräytyvät kunnostuksen yhteydessä saatavien maaperä ja haittaainetietojen avulla. (Penttinen 2001, ) Soveltuvuus Menetelmä soveltuu Suomen olosuhteisiin. Ongelmana saattaa muodostua kuten muidenkin biologistenin situ menetelmien osalta maaperän ja pohjaveden alhainen lämpötila, joka hidastaa biologista toimintaa ja hajotusnopeutta. Suomessa maaperä on usein hyvin heterogeeninen, mikä saattaa vaikeuttaa kunnostuksen suunnittelua ja vesi ja ilmavirtojen hallintaa. Suomessa ainakin Doranova Oy suorittaa maaperän ja pohjaveden puhdistusta tehostettua biologista hajoamista käyttäen. (Penttinen 2001, ) Toimenpiteet Tehostetussa biologisessa puhdistuksessa syötetään happea (öljyhiilivedyt) tai elektronidonoreita (klooratut hiilivedyt) maaperään. Mikroorganismit tarvitsevat kasvaakseen myös sopivasti ravinteita (fosfori ja typpiyhdisteet). Hapen tai elektronidonorin ja ravinteiden syöttö maaperään voidaan toteuttaa injektointikaivojen kautta. Pilaantunutta pohjavettä voidaan myös pumpata maan pinnalle, jossa siihen lisätään ravinteet tai elektronidonori ja syötetään takaisin maaperään. Tarvittaessa maaperään syötetään ilmaa. Jokaisella haittaaineryhmällä on niille ominaiset hajoamisolosuhteet. Tehostettu biologinen puhdistus soveltuu mm. dieselöljyn, bensiinin, öljyn, kreosoottien, PAHyhdisteiden ja kloorattujen hiilivetyjen pilaaman maan kunnostukseen. Parhaiten menetelmä soveltuu suhteellisten alhaisten haittaainepitoisuuksien käsittelyyn. Kunnostus suoritetaan erilaisten kaivojen ja putkilinjojen avulla. Ne sijoitetaan kokonaan maan alle, jolloin ne ovat suojassa jäätymiseltä ja mekaanisilta vaurioilta. Pintamaa voidaan maisemoida ja käyttää sopivalla tavalla. Jokainen kunnostus räätälöidään

30 olosuhteisiin sopivaksi. Tarkka kunnostusprosessien seuranta mahdollistaa prosessien säätötoimenpiteet. Tarvittaessa kunnostusta voidaan jatkaa vähemmän intensiivisellä kunnostusjaksolla. In situ menetelmää on järkevää käyttää maaperän kunnostukseen siellä, missä kaivaminen on teknisesti hankalaa ja kallis toteuttaa, kuten rakennusten tai muiden rakenteiden ympäristössä tai alla, kovan pintamateriaalin alla, syvällä maaperässä ja laajoissa pilaantumistapauksissa. Tehostetun biologisen puhdistuksen avulla saavutetaan samalla käsittelyllä sekä maaperän että pohjaveden puhdistuminen. Kunnostuksen aikana alueella tapahtuvat toiminnat voivat jatkua tavalliseen tapaan. Oikein suunniteltuina asennustyöt voidaan suorittaa vähäisin häiriöin. Varsinainen kunnostusvaihe ei aiheuta häiriötä ympäristöön. Suhteellisen pienistä pohjaveden pumppausmääristä johtuen maaperän painuminen ei ole todennäköistä. Jos asennusvaiheen aikana todetaan, että pilaantumisen laajuus poikkeaa huomattavasti esitutkimusten tuloksista, järjestelmää voidaan laajentaa kattamaan koko pilaantunut alue. Insitu kunnostus voidaan integroida ja toteuttaa kohteen rakennustyön yhteydessä. (Penttinen 2001, ) Kuva 13. (Penttinen ) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Happea lisäämällä pyritään kiihdyttämään hajotusnopeutta, jotta hajoamista alkaisi tapahtumaan ilman, että sille pitäisi tehdä muuta. Näytteen otoilla seurataan tilannetta ja kun lisätään sopivasti ravinteita, menetelmän vaikutus tehostuu. Kustannukset ja kesto Käsittelykustannus riippuu paljon kohteesta. Käyttökustannukset alhaiset, noin /kk. Kestona tämä on pitkä ja saattaa kestää kuukausia. Menetelmän rajoituksia Ei sovellu yhdisteille tai aineille, jotka eivät ole biohajoavia

31 Maaperän ja pohjaveden alhainen lämpötila Suomessa hidastaa usein hajotustoimintaa. Haittaaineiden huono biosaatavuus, esimerkiksi sitoutuminen maaperän partikkeleihin, voi hidastaa hajotustoimintaa. Mikrobit voivat muuntaa haittaaineita haitallisempaan muotoon. Haittaaineet voivat esiintyä mikrobeille myrkyllisissä pitoisuuksissa. Ravinneliuosten injektointi ja pohjaveden kierrätys saattaa huuhtoa haittaaineita laajentaen pilaantuneen alueen kokoa. Biomassan kasvu tai raudan saostuminen voi aiheuttaa injektointikaivojen tai maahuokosten tukkeutumista. Ei sovellu alueille, joissa maaperä on hyvin tiivis. (Penttinen 2001, ) 3.3 Pilaantuneen veden kunnostamiseen soveltuvia in situ menetelmiä Anaerobinen dehalogenointi Anaerobinen dehalogenointi on pohjaveden kunnostuksessa käytettävä bioremediaatiomenetelmä, jossa halogenoidut yhdisteet kuten klooratut eteenit hajoavat hapettomissa olosuhteissa. Menetelmä perustuu vedessä elävien dehalococcoides sp. bakteerien toimintaan. Dehalococcoides ethenogenes bakteerit hajottavat tetra (PCE) ja trikloorieteenin (TCE) dikloorieteenin (DCE) ja vinyylikloridin (VC) kautta eteeniksi ja etaaniksi, jotka haihtuvat hapellisissa olosuhteissa. (Tonteri 2012, 10.) Kuva 11. PCE:n hajoamisreaktio (Tonteri 2012, 11). Soveltuvuus Anaerobinen dehalogenointi soveltuu kloorattujen hiilivetyjen, tetra ja trikloorieteenin, poistamiseen pohjavedestä. Menetelmää voidaan käyttää laajalti pilaantuneiden ja esim. rosopohjaisuuden vuoksi vaikeasti puhdistettaviin kohteisiin. Anaerobista dehalogenointia voidaan käyttää yhdessä esim. reaktiivisen seinämän ja pump & treat menetelmän kanssa. (Tonteri 2012, 10, 43.) Toimenpiteet Ennen käsittelyä kohteen biologinen soveltuvuus menetelmään selvitetään, jotta mikrobien haittaaineenhajotuspotentiaali saadaan selville. Myös puhdistettavan pohjaveden kemiallinen ja biokemiallinen koostumus selvitetään. Käsittelyn aikana seurataan orplukemaa (oxidtion reduction potential) sekä happipitoisuutta sekä pohjeveden haittaainepitoisuutta, jotka kertovat puhdistusprosessin etenemisestä ja bakteerien toimintaolosuhteista. (Tonteri 2012, 17.) Dehalogenaatiossa orgaanisen yhdisteen halogeeniatomi korvautuu vetyatomilla. Toimiakseen prosessi vaatii ulkopuolisen elektroninluovuttajan, joka toimii samalla energianlähteenä. Elektroninluovuttaja valitaan käsi

32 teltävään kohteeseen soveltuvaksi sen ympäristöolosuhteiden kuten happipitoisuuden, maalajikoostumuksen ja ravinteisuuden mukaan. Anaerobisessa dehalogenoinnissa pohjaveteen syötetään injektioputken kautta elektroninluovuttajia sisältävää ravinneliuosta. Liuos kiihdyttää mikrobitoimintaa ja tehostaa mikrobien kykyä hajottaa kloorattuja eteenejä. (Tonteri 2012, 10, 24) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Puhdistusvaikutuksen mittaamiseksi kunnostettavasta kohteesta tulee suorittaa jatkuvaa näytteenottoa. Biologisen puhdistuksen onnistumista indikoi haittaaineen pitoisuuden laskeminen sekä haittaaineen hajoamistuotteiden määrä. (Tonteri 2012, 16 17, 28.) Kustannukset ja kesto Anaerobisen dehalogenoinnin kustannukset riippuvat kunnostettavan kohteen koosta ja puhdistusajasta. Kolmessa vuodessa voidaan havaita selkeää paranemista kunnostettavalla alueella. Puhdistuksen kokonaiskestoon vaikuttaa mm. puhdistettavan kohteen pilaantumisen taso. (Tonteri 2012, ) Menetelmän rajoituksia Anaerobisen dehalogenoinnin onnistuminen riippuu kunnostettavan kohteen biologisesta soveltuvuudesta käsittelyyn. (Tonteri 2012, 25.) Reaktiiviset seinämät Reaktiivisella seinämällä tarkoitetaan maaperään asennettua, reaktiivista materiaalia sisältävää seinämärakennetta tai vyöhykettä, jonka läpi pilaantunut pohjavesi johdetaan muuttamatta pohjaveden luonnollisia virtausreittejä. Pohjavedessä tapahtuu puhdistumista seinämän läpi kulkevien haittaaineiden reagoidessa reaktiivisen materiaalin kanssa, muuntuessa samalla haitattomiksi tai alkuperäistä vähemmän haitallisiksi yhdisteiksi tai haittaaineet pidättyvät seinämään. Klooratuilla liuottimilla pilaantuneen pohjaveden puhdistaminen raemuotoisen metalliraudan avulla kuuluu menetelmän yleisimpiin sovelluksiin. (Suomen ympäristö 2009). Muut yleisimmät reaktiivisessa seinämässä käytettävät materiaalit ovat kalkkikivi ja orgaaninen hiili. (Tierakennusmestari 2009.)

33 Kuva 3. Reaktiivisen seinämän toimintaperiaate Soveltuvuus Reaktiivisen seinämän käyttö ei tarvitse jatkuvaa energiapanosta tai prosessin ohjausta, koska se toimii pohjaveden luontaista virtausta hyväksi käyttäen. Koska se sijaitsee maanpinnan alapuolella, on alueen normaali käyttö asennuksen jälkeen mahdollista. Avaintekijänä reaktiivisen seinämän käytön onnistumiselle puhdistettavalla pohjavesialueella, on haittaaineiden kulkeutuminen suhteellisen helposti hallittavana vyöhykkeenä pohjavesivirtauksen mukana. (Suomen ympäristö 2009, 8.) Kuva 4 Esimerkkitapaus reaktiivisesta seinämästä Toimenpiteet Reaktiivinen seinämä rakennetaan kohtisuoraan pohjaveden virtaussuuntaa vastaan. Reaktiivinen seinämä voidaan varustaa myös vedenvirtausta

34 ohjaavilla seinämillä, jotka ohjaavat pohjaveden laajemmaltikin kulkemaan seinämän lävitse. (Tierakennusmestari 2009.) Yhtenäisessä seinämässä reaktiivista materiaalia on koko rakenteen laajuudessa. Tällöin koko haittaainevana kulkeutuu reaktiivisen materiaalin läpi. Kanavoidussa seinämässä rakenne koostuu läpäisemättömistä ohjausseinistä sekä yhdestä tai useammasta reaktiivista materiaalia sisältävästä portista. Yhtenäinen seinämä ja kanavoitu seinämä ovat reaktiivisten seinämien kaksi yleisimmin käytettyä rakennetyyppiä. Käytössä on myös rakenteen huoltoa ja reaktiivisen materiaalin regenerointia helpottamaan sopivia erilaisia reaktorisovelluksia. (Suomen ympäristö 2009, 8.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Seinämateriaalin reaktiokyvyn ja hydraulisten ominaisuuksien on todettu säilyvän vähintään 10 vuoden ajan. Ennusteiden perusteella puhdistuskyky voi säilyä jopa 30 vuotta, joten voidaan puhua merkittävästä ajanjaksosta. Lähteenä on EnviroMetal Technologies Inc (2004). Seinämateriaalin tukkeutumista ei ole kuitenkaan voitu estää ja jo parin vuoden kuluttua joissakin kohteissa seinämän asennuksen jälkeen on havaittu huokosten lievää tukkeutumista seinämateriaalin ja muodostuman aineksen rajapinnassa. Tästä on aiheutunut virtausreittien ja viipymien seinämateriaalissa muuttuminen. Tukkeutumisen aiheuttajina ovat olleet karbonaatti, rautaoksidi, ja rautasulfidisaostumat. Biofilmien aiheuttamaa tukkeutumista ei ole havaittu. (Suomen ympäristö 2009, 8.) Metallisen raudan ollessa kontaktissa veden kanssa tapahtuu useita reaktioita raudan pinnalla kuten hapetuspelkistysreaktioita, mineraalien saostumisia ja kemiallisia tasapainoreaktioita. Kuinka pitkäikäisenä reaktiivinen seinämä pysyy, riippuu oleellisesti myös seinämän reaktiivisen materiaalin kyvystä luovuttaa elektroneja. Reaktiivisen seinämän reaktiivisuuden heikentymistä kuvaa hajoamisnopeuksien hidastuminen ajan kuluessa. Reaktiivisuuden säilymisen kannalta huomattava merkitys on korroosiotuotteen laadulla, koska osa syntyneistä yhdisteistä estää elektronien siirtymisen kokonaan ja osa ei. (Suomen ympäristö 2009, 9.) Oriveden Pappilan kylässä on puhdistettu onnistuneesti reaktiivisella seinämällä pohjavettä viisi vuotta kestäneessä kunnostus ja tutkimushankkeessa. Menetelmänä pilaantuneen pohjaveden puhdistamisessa on käytetty klooratuilla liuottimilla raemuotoisen metalliraudan avulla sovellusta. Seinämän rakentaminen alueelle oli vaativaa johtuen maakerroksen paksuudesta, sen hyvästä vedenjohtokyvystä sekä tiheästä omakotiasutuksesta. Tuloksien perusteella sen lisäksi, että on ollut todettavissa reaktiivista seinämää voitavan käyttää tuloksellisesti pohjaveden puhdistamisessa vedenhankinnalle tärkeillä pohjavesialueilla, on myös saatuja tuloksia mahdollista hyödyntää pilaantuneen pohjaveden puhdistamiseen sekä pohjaveden suojeluun liittyvässä toiminnassa että ympäristövalvontaan liittyvässä päätöksenteossa ja tuotekehittelyssä. (Tekniikka & Talous 2009.) Kustannukset ja kesto

35 Suurimmat kustannukset syntyvät tavallisesti materiaalihankinnoista ja reaktiivisen seinämän asennuksesta. Aluekohtaiset toimituskustannukset vaikuttavat myös materiaalihankintoihin. Seinämärakenteen asennuksessa kustannuksiin vaikuttavat lisäävästi seinämän suuruus, asennussyvyys ja rakennustekninen asennuksen vaikeus. Asennuskustannuksiin vaikuttavat myös patentoitujen menetelmien käyttölisenssimaksut. Tavanomaista tarkempien materiaalitestien tarve voi aiheuttaa huomattavia lisäkustannuksia niissä hankkeissa, joissa tietynlaista reaktiivista materiaalia käytetään ensimmäisen kerran. Injektointitekniikoiden kehittymisen myötä lähitulevaisuudessa rakennuskustannuksien uskotaan alenevan myös teknisesti ongelmallisissa kohteissa. (Ympäristönsuojelu 2003.) Oriveden Pappilan kylän tapauksessa reaktiivisen seinämän rakentamiskulut kohosivat euroon, jossa olivat mukana myös rautalastun materiaalikulut. (Tekniikka & Talous 2009.) Menetelmän rajoituksia Edellyttää yksityiskohtaisia hydrogeologisia maastotutkimuksia, materiaalin laboratoriotestejä sekä huolellista rakennesuunnittelua, jotta voidaan varmistaa reaktiivisen seinämän tuloksellinen toiminta sekä hydraulisesti että puhdistumisprosessin kannalta. Tiheä asuinalue lisää myös seinämän rakentamisen vaativuutta. (Tekniikka & Talous 2009.) Jälkiseurannan ohella pohjaveden ja maanalaisen ympäristön tutkimuksissa mietitään vastaanottavaa maaperää, pohjaveden virtausominaisuuksia ja sidottavien aineiden kemiaa. (Tierakennusmestari 2009.) 3.4 Pilaantuneen maan ja veden kunnostamiseen soveltuvia on site menetelmiä Geosäkki Geosäkki puhdistusmenetelmää on aloitettu käyttämään 2000luvulla pohjasedimenttien ja vastaavan hyvin lietemäisen maaaineksen kuivattamiseen. Menetelmä perustuu veden ja hienoaineksen erottamiseen suodattamalla. (Purmonen 2012, 27.)

36 Kuva 12 Geosäkki käytössä Helsingissä (Kuntatekniikka 2005) Soveltuvuus Hollantilaista menetelmää on Suomessa käytetty lähinnä paperitehtaiden lietelampien puhdistuksessa. (YLE 2010.) Toimenpiteet Vesistön pohjassa sijaitseva puhdistettava sedimentti ruopataan ja pumpataan samalla rannalle levitettäviin geosäkkeihin. Vesi poistuu geosäkeistä painovoiman avulla ilman koneellista apua, jolloin säkkiin jää pilaantunut hienomaaaines. Kemikaalien lisäys ruopattavaan sedimenttiin pumppausvaiheessa on haluttaessa mahdollista. Tällä toimenpiteellä saadaan suurennettua hienomaaaineksen palakokoa, jolloin suurempi osuus maaaineksesta jää geosäkkiin. Valvonta geosäkkien toiminnassa ei ole välttämätöntä, mutta se on kuitenkin toivottavaa, koska esimerkiksi pumpattaessa pohjasedimentin ja veden suhteen täytyy olla sopiva putkien tukkeutumisen välttämiseksi. (Purmonen 2012, 27.) Vierekkäin täytettävien geosäkkien alle asennetaan ensiksi suodatinkalvo ja muovi. Kalvona voidaan käyttää esimerkiksi HDPEkalvoa. (Purmonen 2012, 27.) HDPE kalvo (High Density Polyethylene) onkin eniten käytetty kalvomateriaali ja se soveltuu parhaiten, kun vaaditaan ehdotonta kemiallista kestävyyttä. (ViaPipe n.d.) Kalvolla pystytään säätämään haluttu virtauskohta ja loppupiste ulos tulevalle vedelle. Vesi voidaan valuttaa esimerkiksi jälkisaostusaltaaseen tai suodatinkankaan läpi, jolloin saadaan vielä viimeiset ja hienoimmat sedimentit suodatettua pois. Kuitenkin usein ulos tuleva vesi on niin puhdasta, että sitä ei tarvitse jatkokäsitellä, vaan se voidaan laskea suoraan maaperään tai vesistöön. Joissakin tapauksissa vesi voidaan myös kierrättää uudestaan, jolloin saadaan suodatettua lisää haittaaineita vedestä. Geosäkkien kuivettua haluttuun kuivaainespitoisuuteen, ne leikataan auki ja kui

37 vunut sedimentti viedään jatkokäsittelyyn. Käytettyjä geosäkkejä ei voida käyttää uudelleen. (Purmonen 2012, 28.) Joensuun Penttilänrannan kunnostuksessa vuonna 2010 tehdyt geosäkit aukaistiin ja lastattiin pyöräkoneella kuormaautoihin ja ajettiin Kuopion kaatopaikalle. Geosäkkikankaat ja HDPEmuovikalvot eroteltiin massasta ja ajettiin Penttilän kaatopaikalle. Mustat geosäkit olivat kooltaan peräti 50 metriä. Säkkien ollessa täynnä lietettä, niiden korkeudeksi muodostui pari metriä. (YLE 2010.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Maaaineksien varsinainen kuivatus ja veden poisto suoritetaan geosäkin täytyttyä. Halutun kuivaainepitoisuuden saavuttamiseksi säkkien annetaan kuivua tarpeeksi pitkään. Tällä tekniikalla kuivaainepitoisuudeksi saadaan noin %. Säkin kuivatusaika riippuu sedimentin laadusta, yleensä puhutaan kuukausista. (Purmonen 2012, 27.) Vedestä otetaan näytteitä puhdistusprosessin varmistamiseksi. (Purmonen 2012, 45.) Joensuun Penttilänrannan tapauksessa pohjasedimentistä saatiin ylimääräinen vesi pois tätä menetelmää käyttämällä. Pohjasta ruopattua sedimenttiä ei pystynyt kuljettamaan suoraan kuormaautoilla pois, koska se oli liian vetistä. Sedimenttiä olisi tippunut kuljetuksen aikana kuormaauton lavoilta maanteille ja päätynyt takaisin ympäristöön. (Purmonen 2012, 44) Geosäkkien kuivatus kesti Joensuun Penttilänrannassa noin vuoden, riippuen miten hyvin ne olivat kuivaneet. Säkkien tarpeeksi kuivattua, ruopatut sedimentit poistettiin säkeistä ja kuljetettiin kaatopaikalle. Geotekstiilit ja muut rakenteet toimitettiin teollisuuskaatopaikalle kapseloitavaksi muun maaaineksen kanssa. (Purmonen 2012, 45) Kustannukset ja kesto Joensuun Penttilänrannassa tukkialtaan puhdistamisen osalta käytettiin geosäkki menetelmää. Tukkialtaan pohjasedimentti täytyi ruopata pois ja puhdistaa sieltä mitattujen haittaainetulosten johdosta. Tähän paras ja kustannustehokkain menetelmä oli geosäkkien käyttö. (Purmonen 2012, 44.) Maaperän kunnostus Joensuun Penttilänrannassa on tullut maksamaan noin 20 miljoonaa, josta valtion osuus on ollut 2 miljoonaa euroa. (YLE 2010.) Penttilänrannan tapauksessa maaperä kunnostettiin vuoden 2011 loppuun mennessä. Ensimmäiset asukkaat pääsevät vuoden 2010 tiedon perusteella muuttamaan jokimaisemiin arviolta vuonna (YLE 2010.) Menetelmän rajoituksia Uusi menetelmä, josta on vähän kokemuksia, ja jota on käytetty Suomessa tähän mennessä lähinnä paperitehtaiden lietelampien puhdistuksissa. (YLE 2010.)

38 3.4.2 Pump & treat Pilaantunut pohjavesi pumpataan maan pinnalla sijaitsevaan puhdistus/käsittelylaitokseen puhdistettavaksi. Tämän jälkeen vesi palautetaan maaperään tai johdetaan pintavesiin tai tarpeen mukaan vielä jätevedenpuhdistuslaitokselle. Käsittelymenetelmät riippuvat veden haittaaineista. Pump & Treat menetelmiä käytetään myös estämään haitallisten aineiden leviäminen pohjaveden kautta suuremmalle alueelle, tätä kutsutaan suojapumppaukseksi. (Penttinen 2001, 44.) Tärkein osa menetelmää on, että saastumisen lähde on poistettu, tai että pilaantuminen on pysäytetty. Muussa tapauksessa vaarana on saastumisen leviäminen laajalle, veden virtauksien mukana (EPA n.d., 23). Pump&treat menetelmän puhdistuslaitokset voivat olla kooltaan hyvinkin erikokoisia, saastuneen alueen mukaan valittavana on markkinoilla hyvin pieniä laitteistoja, ja toisaalla valtavan suuria kokonaisia pohjavesialueita kattavia laitoksia (EPA n.d., 23). Soveltuvuus Tarkoitettu puhdistamaan pilaantuneita pohjavesiä, sekä estämään pilaantumisen leviäminen pohjaveden kautta. Pump & Treat menetelmä ei sovellu sellaisille haittaaineille jotka sitoutuvat tiukasti maapartikkeleihin eivätkä siten kulkeudu pohjaveden mukana. Ei sovellu myöskään pienille pohjaveden virtauksille (alle 510m3 cm/s). (Penttinen 2001, 4344.) Toimenpiteet Puhdistettavalla alueella on tehtävä tarkkoja geohydrologisten olosuhteiden tutkimusta ja vaarana on että tutkimusten puutteellisuuden ja siksi väärin asennetuilla pohjavesikaivoilla ei saada poistettua haittaaineita. Pahimmassa tapauksessa pilaantunut alue saattaa levitä. (Penttinen 2001, 4344.) Saastuneelle alueelle sijoitetaan jo mainitun geohydrologisen tutkimuksen selvitysten mukaan pohjavesikaivoja, joista vesi pumpataan puhdistuslaitokseen ja siitä edelleen takaisin pohjaveteen tai pintavesiin. Pohjavesikaivojen lukumäärä määräytyy alueen laajuuden ja haittaaineiden mukaan. (EPA n.d., 4.) Pump & treat menetelmiä on useita ja siihen voi yhdistää muita puhdistusmenetelmiä. Tapauskohtaisesti pilaantuneelle pohjavedelle voi valita erilaisia lisäpuhdistusmenetelmiä, haittaaineiden mukaan. Pumppuasemiin voi yhdistää esim. aktiivihiilisuodattimen, saostuslaitteiston, haihdutusyksikön yms. (Penttinen 2001, 4344.) Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Puhdistusvaikutus keskittyy veteen joka on käynyt puhdistamossa, ja kumulatiivisesti myös pohjaveteen jonne puhdistettu vesi palautuu. Pohjavesien tarkkailu, ja näytteiden otto myös lähialueilta. Kustannukset ja kesto

39 Käsittelyaika on suhteellisen pitkä, ja kustannukset myös melko korkeat. Lisäkustannuksia syntyy mahdollisista aktiivihiilen käytöstä puhdistuslaitoksessa tai muun puhdistusprosessissa kertyvän jätteen käsittelystä. (Penttinen 2001, 4344.) Menetelmän rajoituksia Suomessa on havaittu pohjaveden pump & treat käsittelyn heikkouksia, joita ovat pitkäkestoisuus sekä lopputuloksen epävarmuus (Penttinen 2001, 4344). Puhdistusasemille aiheuttaa hankaluuksia myös vuodenaikojen vaihtelut sekä vesimäärien virtaukset, varsinkin jos haittaaineet ovat vettä huomattavasti kevyempiä (EPA n.d., 4). Hankaluutta poistaa DNAPL kemikaaleja (Dense Nonaqueous Phase Liquids, DNAPLs), nämä ovat kemikaaleja, jotka ovat painavampia kuin vesi ja vai hieman veteen liukenevia. Esimekiksi Kreosootit, halogenoidut alkadit, tetrakloorietyyli, PCB, raskaat öljyt. (EPA n.d., 4.) Terminen käsittely on situ Termisessä käsittelyssä pilaantunutta maata käsitellään korkealla lämpötilalla ( astetta), haihduttamaan ja tuhoamaan haittaaineita pilaantuneessa maamassassa. Käsittelytapoja on useita, ja niitä voidaan käyttää paikan päällä, on site, tai vaihtoehtoisesti ex situ, jolloin maaaines siirretään käsiteltäväksi termisesti muualle, tämä ei siis varsinaisesti ole in situ käsittely. (Räsänen 2012, 10.) Soveltuvuus Myös vaikeasti pilaantuneille maille jossa on dioksiineja, PCB:tä, PAHyhdisteitä, ja furaaneja. Tuhoaa myös orgaanisia torjuntaaineita mm. DDT:tä (Myyrä 2006, 16). Soveltuu hyvin suurimmalle osalle maaperän maatyypeistä. Savimaassa olevien haittaaineiden termisessä käsittelyssä voi tulla ongelmia maan paakkuuntumisen myötä (Myyrä 2006, 16). Toimenpiteet Pyrolyysi (lämmöllä orgaanisten aineiden hajottaminen, hapettomassa tilassa) on korkean lämpötilan polttoa ja käytetään yleensä exsitu menetelmä. Pyrolyysi menetelmässä orgaaniset haittaaineet muutetaan lämmöllä ja paineella kaasumaisiksi yhdisteiksi. Tässä syntyvät haitalliset kaasuyhdisteet voidaan käsitellä vielä toisessa sekundäärisessä polttokammiossa. Pyrolyysin kanssa käytetään usein jotain esikäsittelymenetelmää. (Räsänen 2012, 10.) Termisessä desorptiossa käytetään huomattavasti matalampia lämpötiloja kuin mitä poltossa vaaditaan, happea ei ole myöskään läsnä. Muodostaa huomattavan vähän kaasuja joten kaasujen polttokammio tai muu käsittely voi olla hyvinkin pieni, silti toinen käsittelysysteemi on aina välttämätön. Soveltuu eihalogenoitujen haihtuvien orgaanisten yhdisteiden ja torjuntaaineiden

40 poistamiseen maaperästä. PAHyhdisteet, ja PCB ovat poistettavissa tällä menetelmällä myös. (Räsänen 2012, 10.) Korkean lämpötilan poltto on yksi yleisimmistä maaperän puhdistustekniikoista eri haittaaineille. Suoritetaan hallituissa olosuhteissa joissa korkea lämpötila yhdessä hapen kanssa pilkkoo haittaaineet vaarattomiksi yhdisteiksi. Vaaralliset aineet hajoavat ja höyrystyvät polttouuneissa joiden lämpötilat ovat n astetta, tämä tehoaa useimpiin vaarallisiin orgaanisiin yhdisteisiin (esim. PAHyhdisteet) rikkomalla kemialliset sidokset. Menetelmällä poistuu jopa yli 99,99 % haittaaineista. (Räsänen 2012, 10.) Kuva 17. Tyypillinen polttoprosessi. Penttinen, R Puhdistusvaikutus ja sen mittaaminen Vaikutuksia voidaan mitata käsittelyn jälkeen maaperästä, jäännöstuhkasta ja polttolaitoksen ilmanpoistosta tai puhdistimesta, jos haittaaineiden kaasuuntumisyhdisteet ovat haitallisia ja kaasunsuodattimet on vaadittu (Penttinen 2001, 3233). Kustannukset ja kesto Kestoltaan melko nopea pilaantuneen maan käsittelytapa, ja käsittelyn tuntihinta on kohtuullinen, puhdistustulokseenkin nähden n. 300,/h (Myyrä 2006, 16). Menetelmän rajoituksia Rajoituksia tulee kun poistettavana on raskasmetalleja tai muuta hankalasti poltettavaa ongelmajätettä. Edellä mainittujen polttokäsittelyyn tarvitaan EU:n ongelmajätteiden polttodirektiivin mukainen polttolaitostekniikka. Jos kyseessä on raskasmetallit, niin polttoprosessin ohessa pitää olla polttokaasu