Metaanimittaukset Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 2015

Transkriptio

1 Metaanimittaukset Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 2015 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Helsinki Region Environmental Services Authority

2 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Opastinsilta 6 A Helsinki puhelin faksi Lisätietoja Santeri Rinta-Kanto Mittausinsinööri santeri.rinta-kanto@hsy.fi Copyright Kartat, graafit ja muut kuvat: HSY Kansikuva: HSY

3 Sisällys 1 Johdanto Tilanne alueella ennen mittauksia Metaani Mittausmenetelmät ja järjestelyt Laitteisto Mittausten suorittaminen Tulosten tarkastelu Pitoisuudet vanhalla kaatopaikalla Pitoisuudet kaasunkeräyskaivojen ympäristössä Johtopäätökset 13 5 Liitteet 14 3

4 1 Johdanto HSY:n seutu- ja ympäristötieto suoritti elokuun ( ) aikana metaanimittauksia Ämmässuon jätteenkäsittelykeskuksen vanhalla kaatopaikka-alueella. Mittaukset tehtiin HSY jätehuollon tilauksesta ja ne kestivät viisi päivää. Mittauksien perusteella kartoitettiin kaasunkeräysjärjestelmän toimivuutta ja mahdollisia vuotokohtia järjestelmässä. Ämmässuon jätteenkäsittelykeskuksessa on suoritettu vuosittaiset metaanimittaukset vuodesta 1998 alkaen. Jätteen tuonti vanhalle kaatopaikalle lopetettiin vuoden 2007 lopulla uuden kaatopaikka-alueen avautuessa. Vuoden 2015 mittauksissa käytettiin vuosien 2013 ja 2014 tapaan apuvälineenä mönkijää, jolla kaatopaikkaalue kierrettiin niiltä osin kun oli mahdollista. Mönkijän takaosaan oli asennettu neljä mittauspäätä, joilla metaania mitattiin. Mittauspisteitä kertyi noin 200 kappaletta. Pintarakenteen lisäksi erityisiä mittauskohteita olivat kaasunkeräyskaivot ja niiden ympärystöt. 1.1 Tilanne alueella ennen mittauksia Kesäkuun 2015 alkuun mennessä 55 ha:n alueesta tiivisrakenteella viimeisteltynä oli noin 46 ha. Kaatopaikan lakialueella on noin 7 ha:n alue, joka on tiivistä maatäyttöä ja alueelle on asennettu pystykeräysjärjestelmän lisäksi vaakasuuntainen kaasunkeräysputkisto. Viimeistellyllä alueella jätetäytön ja esipeittokerroksen päälle on rakennettu kaasunkeräyskerros, jonka päällä on tiivisterakenteet bentoniitista ja 2,5 mm muovikalvosta. Näiden päälle on rakennettu kuivatus- ja kasvukerrokset. Pintarakenne on esitetty tarkemmin kuvassa 1. Kuvassa 2 rasteroitu alue on viimeisteltyä aluetta, josta vihreän ja punaisen rajauksen väliseltä osalta puuttuu vielä kasvukerroksen ylin kerros. 1 Kasvukerros yläosa 2 Kasvukerros alaosa 3 Suodatinkangas 4 Kuivatuskerros 5 Tiivistysrakenne 6 Kaasunkeräyskerros 7 Suodatinkangas 8 Esipeittokerros 9 Jätetäyttö Kuva 1. Viimeistelty pintarakenne Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 4

5 Kuva 2. Tilanne vanhalla kaatopaikalla vuoden 2010 lopussa. Tiiviillä kalvorakenteella viimeistelty alue näkyy kuvassa rasteroituna. Lakialue (rasteroimaton) on esipeitetty tiiviillä maalla ja alueelle on asennettu vaakakaasunkeräysjärjestelmä. Punaisen rajauksen ulkopuolinen alue on viimeistelty kasvukerroksia myöten. 1.2 Metaani Kaatopaikkakaasu sisältää metaania, hiilidioksidia, vesihöyryä sekä pieniä määriä haisevia rikkiyhdisteitä (TRS). Metaania (CH4) muodostuu kun eloperäinen aines, tässä tapauksessa jäte, hajoaa hapettomassa tilassa. Metaani on merkittävä kasvihuonekaasu ja sen ilmastoa lämmittävä vaikutus on noin 21-kertainen verrattuna hiilidioksidiin (CO2). Kaatopaikoilta vapautuva metaani aiheuttaa kasvillisuusvaurioita ja helposti syttyvänä kaasuna metaani voi suurina pitoisuuksina aiheuttaa myös räjähdysvaaran. Metaanin mukana tavallisesti purkautuvat haisevat rikkiyhdisteet puolestaan aiheuttavat lähialueille epäviihtyvyyttä. Metaanin muodostumisnopeus on riippuvainen useasta muuttujasta, kuten jätteen laadusta, iästä ja määrästä sekä käsittelytavasta. Lisäksi muodostumiseen vaikuttavat myös lämpötila ja kosteus jätetäytön sisällä. Metaania purkautuu ilmaan jätetäytön halkeamista ja kaasua johtavista peitekerroksista. Peitekerroksiin vapautuva kaasu saattaa kulkeutua ja levitä vaakasuunnassa etäämmälle varsinaisesta vuotokohdasta, joten suuri pitoisuus tietyssä kohdassa ei välttämättä takaa, että vuoto on täsmälleen kyseisellä alueella. Alueella tehtävissä viimeistelytöissä käytetään raskaita työkoneita, jotka voivat aiheuttaa pintarakenteeseen vuotokohtia ja lisätä tällä tavoin metaanipäästöjä ilmaan. 5

6 2 Mittausmenetelmät ja järjestelyt 2.1 Laitteisto Vuoden 2015 metaanimittaukset suoritettiin vuosien 2013 ja 2014 tapaan Sewerin DP-IR mittalaitteella, johon oli liitetty ajoneuvosarja. Laitteisto asennettiin Ämmäsuon alueella käytössä olevaan jätehuoltoyksikön mökijään. Ajoneuvoasennussarjaan kuuluu nelipäinen mittausteline sekä ulkoinen pumppu tehostamaan näytevirtausta. Mittauspäät ovat sijoitettu mahdollisimman lähelle maanpintaa, jotta pintarakenteen vuotokohdat saataisiin paikannettua varmemmin. Laitteen tekniikka perustuu optiseen IR-CIPS (Infrared Controlled Interference Polarization Spectrometer) tekniikkaan. Laite on metaanille spesifinen, joten muut kaatopaikkakaasut eivät häiritse mittausta. Laitteella on myös suurempi (0 100 %) mittausalue kuin aiemmin käytössä olleella FID-menetelmällä, jossa mittausalueen tekninen yläraja on 14%. Paikannusjärjestelmänä käytettiin Trimblen paikkatietojärjestelmään, jonka käyttöliittymä toimii Trimble GeoExplorer XH laitteessa. Laite hyödyntää GPS satelliittien lisäksi GNSS satelliittejä sekä GPRS verkkoa sijainnin määrittämiseen. Laitteeseen ohjelmoitiin metaanimittauksia varten ohjelma, joka tallentaa kuljetun reitin 5 sekunnin välein. Ajettu reitti piirtyi GPS-laitteen kartalle, josta pystyi helposti seuraamaan jo mitattua aluetta. Kuva 3. Metaanimittauksissa käytetty mönkijä mittausvarustuksessa 6

7 Kuva 4. Mittauspäät sijaitsivat mönkijän takaosassa 2.2 Mittausten suorittaminen Mittaukset suoritettiin siten, että mönkijällä ajettiin noin 2-4 km/h nopeudella DP-IR laitteen jatkuvasti mitaten. Samalla Trimble GeoExpolrer XH 6000 GNSS-laite tallensi kuljettua reittiä. Mittaus oli ajoreitillä jatkuvaa eikä pistemäistä, 25 m välein mitattua, kuten vanhassa mittausmenetelmässä. Hälytysrajan (10 ppm) ylittyessä pysähdyttiin. Vuotokohdan löydyttyä mitattiin aluetta tarvittaessa tarkemmin yksipäisellä sondilla, jotta saatiin tarkka arvo ja paikka vuotokohdalle. Mittauksia ei suoritettu yli 5 m/s tuulella, joilloin tarkan vuotokohdan havaitseminen olisi vaikeaa. Vuotokohdan pitoisuus ja sijainti mitattiin ja tallennettiin GNSS-laitteella, jolloin vuotokohdat saatiin tallennettua pistemäisinä. Kaasunkeräyskaivojen pitoisuudet mitattiin yksipäisellä mittaussondilla ja tallennettiin GNSS-järjestelmään. Alue pyrittiin ajamaan siten, että ajettujen reittien välimatka ei olisi enempää kuin 20 metriä. Vanhan kaatopaikan lakiosassa mittauksia hankaloitti vaikeakulkuinen maasto ja runsas kasvusto. 7

8 Kuva 5. Esimerkki mittausperiaatteesta. GNSS-laite piirtää ajetun reitin sekä mitatut ja tallennetut mittauspisteet kartalle. Mittauspisteen väri riippui mitatun pitoisuuden suuruudesta. 8

9 Kuva 6. Kesän 2015 metaanimittausten reitti kokonaisuudessaan ilman mittauspisteitä Kuvassa 6. on esitelty kesän 2015 metaanimittausreitti kokonaisuudessaan. Ajetulle reitille kertyi pituutta yhteensä noin 53 kilometriä. Vuonna 2014 ajettu reitti oli noin 25 km. Vuonna 2015 kilometrien perusteella vanha kaatopaikka mitattiin tarkemmin kuin vuonna

10 3 Tulosten tarkastelu 3.1 Pitoisuudet vanhalla kaatopaikalla Taulukossa 1 on esitetty vuosina 2015, 2014 ja 2013 mitattujen metaanipitoisuuksien jakautuminen eri luokkiin. Taulukossa 2 on vertailtu vuosien mittaustuloksia. Taulukoissa 1 ja 2 on esitetty ainoastaan kentältä mitatut pisteet, kaivojen kohdilta mitatut tulokset on esitetty erikseen taulukoissa 3 ja 4. Vuoden 2013, 2014 ja 2015 mittaukset ovat keskenään vertailukelpoisia. Aikaisempien vuosien mittaukset sen sijaan eivät ole vertailtavissa suoraan, koska alle 10ppm:n pitoisuuksia ei mitattu lainkaan vuosina Aikaisemmin mittaus tapahtui suoraan kaatopaikan pinnasta, jolloin taustapitoisuus, joko mitattiin mukaan mittaustulokseen tai sitten se ei häirinnyt mittausta. Nyt mittalaitteeseen asetettiin hälytysrajaksi 10 ppm. Pienemmän hälytysrajan ylittyminen yleensä johtui taustapitoisuudesta ja varsinaista vuotokohtaa ei näissä tapauksissa löytynyt. Hälytysrajan 10 ppm:ä ylittyessä ja laitteen hälyttäessä pysähdyttiin ja mitattiin aluetta tarkemmin. Tällä mittausperiaatteella pisteitä kertyi vuonna kappaletta. Yli puolet ( 56 % ) mitatuista pitoisuuksista oli pitoisuusluokkaa ppm. Mönkijällä suoritettavissa mittauksissa 0 10 ppm:n pitoisuusluokka on korvattu jatkuvalla mittauksella. Tästä mittauksesta GNSS-laite on piirtänyt karttaan reitin vihreällä, joka on esitetty liitteen kartassa 1. Taulukko 1. Mittauspisteiden lukumäärä ja prosentuaaliset osuudet pitoisuusluokittain vanhalla kaatopaikalla vuosina Mittauspisteet 2015 Mittauspisteet 2014 Mittauspisteet 2013 Pitoisuusluokka (ppm) kpl % kpl % kpl % Yhteensä

11 Taulukko 2. Mittauspisteiden lukumäärä ja prosentuaaliset osuudet pitoisuusluokittain vanhalla kaatopaikalla vuonna Mittauspisteet Pitoisuusluokka (ppm) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) Pisteitä yhteensä Huom. Mitattu alue vaihtelee vuosittain kaatopaikkatoiminnan mukaan. 2 Mittalaitteen tekninen mittausyläraja ppm. Vuoden 2013 jälkeen mittalaitteen tekninen mittausyläraja ppm. Vuoden 2015 mittaustulokset on esitetty liitteen kartoissa 1 ja 4. Vertailuksi on esitetty kahden aiemman vuoden (2013 ja 2014) vastaavat kartat. Kartoissa 1-3 on esitettynä vuosien mittauspisteet pitoisuuksittain luokiteltuna. Karttoihin 4-6 on kuvattu kaasukaivojen pitoisuudet luokittain vuosilta Liitteessä olevasta kartasta 1 nähdään, että vuonna 2015 suurimmat metaanivuodot löytyivät vanhan kaatopaikan lakialueelta. Viimeistellyltä alueelta löytyi pääosin pieniä vuotokohtia. Esipeitetyllä alueella vuotokohtia mitattiin 10 kappaletta. 3.2 Pitoisuudet kaasunkeräyskaivojen ympäristössä Taulukossa 3 on vertailtu mönkijä menetelmällä vuosina mitattujen kaasukaivojen määrät pitoisuusluokittain. Taulukossa 4 on verrattu vuosien tuloksia kaasukaivoista mitattuihin pitoisuuksiin ja niiden jakaumaan. Ero ennen vuotta 2013 mitattuihin tuloksiin johtuu mittausmenetelmän muutoksesta. Mitattuja kaivoja kertyi vuonna 2015 yhteensä 193 kappaletta. Suurin osa (95,3 %) mitatuista kaasukaivoista oli pitoisuudeltaan alle 100 ppm. Yli 100 ppm:n tuloksia mitattiin 9 kaivosta (4,5 %). Suurimmat pitoisuudet 4 kappaletta ( ppm) mitattiin esipeitetyltä ja lakia-alueelta, jossa suurin mitattu pitoisuus oli ppm. Nämä suuret pitoisuudet nostivat selkeästi kaasukaivojen vuoden 2015 keskiarvoa. Kaivoista mitatut alle 100ppm:n pitoisuudet pysyivät prosentuaalisesti vuoden 2014 tasolla. 11

12 Taulukko 3. Mitattujen kaasukaivojen lukumäärä ja prosenttiosuus pitoisuusluokittain vuosina 2013, 2014 ja Kaasukaivot 2015 Kaasukaivot 2014 Kaasukaivot 2013 Pitoisuusluokka (ppm) kpl % kpl % kpl % Pisteitä yhteensä Keskiarvopitoisuus (ppm) Taulukko 4. Mitattujen kaasukaivojen prosentuaaliset metaanipitoisuudet pitoisuusluokittain sekä keskimääräiset pitoisuudet mittauspisteissä vanhalla kaatopaikalla vuosina Kaasukaivot Pitoisuusluokka ( ppm ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) ( % ) Keskiarvopitoisuus (ppm) Painotettu keskiarvo (ppm) Pisteitä yhteensä Kaasunkeräyskaivojen läheisyydestä vuonna 2015 mitatut pitoisuudet ovat kokonaisuudessaan esitetty liitteissä 4 olevassa kartassa. Kartoissa 5-6 on esitetty vertailuksi vuosina mitattujen kaivojen pitoisuudet. Viimeistellyillä alueilla mitattujen kaivojen metaanipitoisuudet olivat pääosin pieniä ja koko alueen osalta kaivojen keskimääräinen pitoisuus laski viime vuoden tasosta. Poikkeuksena yksittäinen kaivo, jossa pitoisuus oli noin ppm. Kyseinen mittauspiste nostaa myös vuoden 2014 keskiarvopitoisuutta. 12

13 4 Johtopäätökset Vuoden 2015 metaanimittaukset suoritettiin vanhalla kaatopaikalla mönkijään hyödyksi käyttäen vuosien 2013 ja 2014 tapaan. Mitatulta alueelta havaittiin vuotokohtia enemmän kuin vuonna Tämä johtuu osittain siitä, että sama alue mitattiin tarkemmin kuin vuonna Vuonna 2014 mittausreitti oli noin 24 km ja vuonna 2015 se oli 53 km. Vuotokohtia löytyi vuonna kappaletta ja vuonna kappaletta. Pääosin vuotokohdista mitattiin pieniä pitoisuuksia ppm. Näiden mitattujen pisteiden osuus oli 20 kpl, eli 80 % kaikista mitatuista pisteistä. Suurempia vuotokohtia läydettiin vuoden 2015 mittauksissa viisi, joista kolme oli pitoisuus luokassa ppm ja kaksi kappaletta pitoisuus luokassa ppm. Vuoden 2014 mittauksissa ei näissä koko luokissa löydetty yhtään vuotokohtaa. Suurin osa löydetyistä vuotokohdista etenkin korkeammman pitoisuusluokan vuodoista löytyi vanhan kaatopaikan lakialuueelta, jossa viimeistelytyöt ovat vielä kesken. Kaivoja mitattiin vanhalta kaatopaikalta vastaava määrä kuin aikaisempina vuosina. Pienempiä vuotoja ppm oli vuonna 2015 mitatuista kaivoista 95,3 %. Vastaava luku vuonna ,1 %. Joten pienien vuotojen suhteen määrä oli pysynyt lähes ennallaan. Suurempia vuotoja kaivoista löytyi vuonna 2015 enemmän kuin Pitoisuusluokan ppm vuotoja löytyi neljä kuten myös ppm vuotoja. Vastaavia vuotoja vuonna 2014 löytyi kumpaakin koko luokkaa yksi kappale. Vuoden 2015 mittausten keskiarvoa nostaa juuri nämä suurempien vuotojen hieman korkeampi määrä. Kaivoista suurin osa mitattiin vanhan kaatopaikan jo viimeistetyltä alueelta, joista myös suurin osa vuodoista löytyi. Lakialueelta ei kaikkia kaivoja päästy mittaamaan, mutta lähes kaikista kaivoista jotka päästiin mittaamaan löytyi vuotoja. Tulokset ovat viimeistellyn alueen osalta vertailukelpoisia myös aikaisempien vuosien mittauksiin jolloin mittauksissa ei vielä käytetty mönkijää apuna. Mönkijää ruvettiin käyttämään mittauksissa vuonna Tällä uudella jatkuvatoimisella mittausperiaatteella mitattu pinta-ala on samankokoinen viimeistellyllä alueella kuin aikaisempina vuosina. Viimeistelemättömän lakialueen aikaisempia mittaustuloksia voidaan suuntaaantavasti verrata vuosien mittauksiin. Tämä johtuu siitä, että alueen pintaa muovataan, jolloin olosuhteet alueella muuttuvat vuosittain. Myös lakialueen osittan vaikeakulkuinen maasto tuo haasteita mönkijän käyttöön. Mittaustuloksia tarkasteltaessa on myös otettava huomioon, että mitattavat pisteet muuttuvat joka vuosi, koska niitä ei ole kiinteästi määritetty. Myöskin mittalaitteen parantunut tarkkuus vuodesta 2013 lähtien on otettava huomioon tarkastellessa vanhempia mittaustuloksia. Vuotokohtien pitoisuudet viimeistellyllä alueella olivat enimmäkseen pieniä, alle 100 ppm. Suurimmat pitoisuudet mitattiin lakialueelta. Kaivoista suurin osa mitattiin vanhan kaatopaikan jo viimeistetyltä alueelta, joista myös suurin osa vuodoista löytyi. Metaanipäästöt viimeistellyllä alueella ovat pääosin pieniä. Suurimpia metaanipäästöjen lähteitä Ämmässuon jätteenkäsittelykeskuksen kaatopaikka-alueilla ovat lakialueen vuotokohdat, yksittäiset vuotavat pisteet ja kaivot sekä uusi täyttö-alue. 13

14 5 Liitteet Kartta 1. Vuonna 2015 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kuljetulla reitillä ei ole havaittu vuotoja kuin mittauspisteissä. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia 14

15 Kartta 2. Vuonna 2014 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia 15

16 Kartta 3. Vuonna 2013 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia. 16

17 Kartta 4. Kaasunkeräyskaivojen kohdalla mitatut pitoisuudet vuonna Huom. osa kaivoista on suotovesikaivoja 17

18 Kartta 5. Kaasunkeräyskaivojen kohdalla mitatut pitoisuudet vuonna Huom. osa kaivoista on suotovesikaivoja 18

19 Kartta 6. Kaasunkeräyskaivojen kohdalla mitatut pitoisuudet vuonna Huom. kaivoista on suotovesikaivoja 19

20 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä PL 100, HSY, Opastinsilta 6 A, Helsinki Puh , Fax , Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster PB 100, HRM, Semaforbron 6 A, Helsingfors Tfn , Fax , Helsinki Region Environmental Services Authority P.O. Box 100, FI HSY, Opastinsilta 6 A, Helsinki Tel , Fax ,