Metaanimittaukset Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 2016

Transkriptio

1 Metaanimittaukset Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 2016 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 2016 mittauksissa käytettiin vuosien 2013, 2014 ja 2015 tapaan apuvälineenä mönkijää, jolla kaatopaikka-alue kierrettiin niiltä osin kun oli mahdollista. Mönkijän takaosaan oli asennettu neljä mittauspäätä, joilla metaania mitattiin. Mittauspisteitä kertyi 260 kappaletta. Pintarakenteen lisäksi erityisiä mittauskohteita olivat kaasunkeräyskaivot ja niiden ympärystöt. 1.1 Tilanne alueella ennen mittauksia Kesäkuun 2016 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, jonka jälkeen tilanne ei ole muuttunut rakenteen osalta. 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 2016 metaanimittaukset suoritettiin vuosien 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 viimeistellyn alueen reunalla 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 2016 metaanimittausten reitti kokonaisuudessaan ilman mittauspisteitä Kuvassa 6. on esitelty kesän 2016 metaanimittausreitti kokonaisuudessaan. Ajetulle reitille kertyi pituutta yhteensä noin 52,1 kilometriä. Vuonna 2014 ajettu reitti oli noin 25 km ja vuonna km. Vuosien 2015 ja 2016 reitti ovat yhtä pitkiä, joten mittaukset ovat hyvin verrattavissa toisiinsa. 9

10 3 Tulosten tarkastelu 3.1 Pitoisuudet vanhalla kaatopaikalla Taulukossa 1 on esitetty vuosien 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. Vuosien mittaukset ovat keskenään vertailukelpoisia, koska vuosien mittaukset ollaan tehty samalla menetelmällä käyttänen apuna mönkijää. 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. Mitatuista pitoisuuksista oli pitoisuusluokkaa ppm oli 33 %. 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 Pitoisuusluokka (ppm) Mittauspisteet 2016 Mittauspisteet 2015 Mittauspisteet 2014 Mittauspisteet 2013 kpl % 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 2016 mittaustulokset on esitetty liitteen kartoissa 1 ja 5. Vertailuksi on esitetty kolmen aiemman vuoden ( ) vastaavat kartat. Kartoissa 1-4 on esitettynä vuosien mittauspisteet pitoisuuksittain luokiteltuna. Karttoihin 5-7 on kuvattu kaasukaivojen pitoisuudet luokittain vuosilta Liitteessä olevasta kartasta 1 nähdään, että vuonna 2016 suurin osa metaani vuodoista löytyi vanhan kaatopaikan lakialueelta tai viimeistellyn ja viimeisteletmättömän alueen reunalta. Viimeistellyltä alueelta löytyi kolme vuotokohtaa. Esipeitetyllä alueella vuotokohtia mitattiin 20 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 2016 yhteensä 230 kappaletta. Suurin osa (91,2 %) mitatuista kaasukaivoista oli pitoisuudeltaan alle 100 ppm. Yli 100 ppm:n tuloksia mitattiin 20 kaivosta (8,2 %). Suurimmat pitoisuudet 6 kappaletta ( ppm) mitattiin esipeitetyltä ja lakia-alueelta, jossa suurin mitattu pitoisuus oli ppm. Viimeistellyltä alueelta löytyi yksi vesikaivo, josta mitattiin yli ppm pitoisuus. Nämä suuret pitoisuudet nostivat selkeästi kaasukaivojen vuoden 2016 keskiarvoa. Vuonna 2016 mitattiin 37 kaivoa enemmän kuin vuonna Vuonna 2016 mitattiin kaivoista myös enemmän korkeita pitoisuuksia kuin vuosina 2014 ja

12 Taulukko 3. Mitattujen kaasukaivojen lukumäärä ja prosenttiosuus pitoisuusluokittain vuosina 2013, 2014, 2015 ja Kaasukaivot 2016 Kaasukaivot 2015 Kaasukaivot 2014 Kaasukaivot 2013 Pitoisuusluokka (ppm) kpl % 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 2016 mitatut pitoisuudet ovat kokonaisuudessaan esitetty liitteissä olevassa kartassa 5. Kartoissa 6-8 on esitetty vertailuksi vuosina mitattujen kaivojen pitoisuudet. Viimeistellyillä alueilla mitattujen kaivojen metaanipitoisuudet olivat pääosin pieniä, mutta suurempia vuotoja löytyi enemmän kuin vuonna Koko alueen osalta kaivojen keskiarvopitoisuus nousi viime vuoden tasosta. Keskiarvoa nostaa etenkin yksittäinen kaivo, josta mitattiin pitoisuus ppm. 12

13 4 Johtopäätökset Vuoden 2016 metaanimittaukset suoritettiin vanhalla kaatopaikalla mönkijään hyödyksi käyttäen vuosien tapaan. Mitatulta alueelta havaittiin vuotokohtia lähes yhtäpaljon kuin vuonna Vuonna 2016 vuotokohtia löydettiin 30 kpl ja vuonna kpl. Vuosina 2015 (53 km) ja 2016 ( 52,1 km) ajetut mittausreitit olivat lähes yhtä pitkiä. Pääosin vuotokohdista mitattiin pieniä pitoisuuksia ppm. Näiden mitattujen pisteiden osuus oli 18 kpl, eli 60 % kaikista mitatuista pisteistä. Vuonna 2015 vastaavat luvut olivat 20 kpl ja 80 %. Suurempia vuotokohtia läydettiin vuoden 2016 mittauksissa 12 kpl, joista seitsemän oli pitoisuus luokassa ppm ja viisi kappaletta pitoisuus luokassa ppm. Suurin osa löydetyistä vuotokohdista etenkin korkeammman pitoisuusluokan vuodoista löytyi vanhan kaatopaikan lakialuueelta, jossa viimeistelytyöt ovat vielä tekemättä. Kaivoja mitattiin vanhalta kaatopaikalta yhteensä 230 kappaletta. Eli 37 kaivoa enemmän kuin vuonna Pienempiä vuotoja ppm oli vuonna 2016 mitatuista kaivoista 91,2 %. Vastaava luku vuonna ,3 %. Joten pienien vuotojen suhteen määrä oli pysynyt lähes ennallaan, kun otetaan huomioon, että kaivoja mitattiin vuonna 2016 määrällisesti enemmän. Suurempia vuotoja kaivoista löytyi vuonna 2016 enemmän kuin Pitoisuusluokan ppm vuotoja löytyi kuusi kuten myös ppm vuotoja. Lisäksi löytyi yksi ppm vuoto. Vuoden 2016 mittausten keskiarvoa kaivoista nostaa juuri nämä suurempien vuotojen lisääntynyt määrä. Kaivoista suurin osa mitattiin vanhan kaatopaikan jo viimeistetyltä alueelta, joista myös suurin osa pienistä vuodoista löytyi. Lakialueelta ei kaikkia kaivoja päästy mittaamaan, mutta lähes kaikista kaivoista jotka päästiin mittaamaan löytyi vuotoja. Suurin osa kaivoista joissa oli isoja vuotoja löytyi lakialueelta. 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. Vuonna 2016 lakialue päästiin ajamaan lähes kokonaan. 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 pienistä 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 2016 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 2015 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kuljetulla reitillä ei ole havaittu vuotoja kuin mittauspisteissä. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia. 15

16 Kartta 3. Vuonna 2014 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia 16

17 Kartta 4. Vuonna 2013 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia. 17

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

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

20 Kartta 7. Kaasunkeräyskaivojen kohdalla mitatut pitoisuudet vuonna Huom. osa kaivoista on suotovesikaivoja 20

21 Kartta 8. Kaasunkeräyskaivojen kohdalla mitatut pitoisuudet vuonna Huom. kaivoista on suotovesikaivoja 21

22 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 ,