Metaanimittaukset Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 2013

Transkriptio

1 Metaanimittaukset Ämmässuon vanhalla kaatopaikalla 2013 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Samkommunen Helsingforsregionens miljötjänster Helsinki Region Environmental Services Authority

2 Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä Opastinsilta 6 A Helsinki puhelin faksi Lisätietoja Marko Olli Projektityöntekijä marko.olli@hsy.fi 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 kesä- ja heinäkuun aikana metaanimittauksia Ämmässuon jätteenkäsittelykeskuksen vanhalla kaatopaikka-alueella. Mittaukset tehtiin HSY Jätehuollon tilauksesta ja ne kestivät neljä 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 2013 mittauksissa käytettiin apuvälineenä mönkijää, jolla kaatopaikka-alue kierrettiin niiltä osin kun oli mahdollista. Mönkijän takaosaan oli asennettu neljä mittauspäätä, joilla metaania mitattiin. Hankalimmat maastonosuudet kuten kaatopaikkakasan lakialue kierrettiin jalan, jotta alue tulisi mahdollisimman tarkkaan kartoitettua. Mittauspisteitä kertyi noin 300 kappaletta. Pintarakenteen lisäksi erityisiä mittauskohteita olivat kaasunkeräyskaivot ja niiden ympärystöt. 1.1 Tilanne alueella ennen mittauksia Kesäkuun 2013 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 (CH 4 ) 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 (CO 2 ). 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 2013 metaanimittaukset suoritettiin 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%. Paikannusjärjestelmässä siirryttiin uuteen alueelle hankittuun 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 s 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. Kaatopaikkaalueen lakiosassa mittauksia hankaloitti vaikeakulkuinen maasto, runsas kasvusto sekä työkoneiden työskentely. Mönkijälle liian haastavat alueet kierrettiin jalan, jotta koko vanha kaatopaikka-alue saatiin mitattua. 7

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

9 Kuva 6. Kesän 2013 metaanimittausten reitti kokonaisuudessaan ilman mittauspisteitä Kuvassa 6. on esitelty kesän 2013 metaanimittausreitti kokonaisuudessaan. Ajetulle reitille kertyi pituutta yhteensä noin 25 kilometriä. Ämmäsvuoren viimeistelemätön lakialue on mitattu jalan niiltä osin missä mönkijällä ajaminen oli mahdotonta. Muu alue on ajettu mönkijällä. 3 Tulosten tarkastelu 3.1 Pitoisuudet vanhalla kaatopaikalla Taulukossa 1 on esitetty vuonna 2013 mitattujen metaanipitoisuuksien jakautuminen eri luokkiin. Taulukossa 2 jakautumista on vertailtu aiempien vuosien mittausten kanssa. Taulukoissa 1 ja 2 on esitetty ainoastaan kentältä mitatut pisteet, kaivojen kohdilta mitatut tulokset on esitetty erikseen taulukoissa 3 ja 4. Edellisten vuosien mittauksia ei voida suoraan taulukoissa verrata vuoden 2013 mittauksiin, koska alle 10ppm:n pitoisuuksia ei mitattu lainkaan. Aikaisemmin mittaus tapahtui suoraan kaatopaikan pinnasta, jolloin taustapitoisuus, joko mitattiin mukaan mittaustulokseen tai sitten se ei häirinnyt mittausta. Nyt 9

10 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 66 kappaletta. 92.4% mitatuista pitoisuuksista oli pitoisuusluokkaa ppm. Tässä mittausperiaatteessa 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 vuonna Mittauspisteet 2013 Ajetun reitin pituus 25 km Pitoisuusluokka (ppm) kpl % Yhteensä Huom. Mittausperiaate muuttunut vuodelle Mittalaitteen tekninen mittausyläraja ppm. Taulukko 2. Mittauspisteiden lukumäärä ja prosentuaaliset osuudet pitoisuusluokittain vanhalla kaatopaikalla vuonna Mittauspisteet Pitoisuusluokka (ppm) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Pisteitä yhteensä Huom. Mitattu alue vaihtelee vuosittain kaatopaikkatoiminnan mukaan. 3 Mittalaitteen tekninen mittausyläraja ppm. Vuoden 2013 mittaustulokset on esitetty liitteen kartoissa 1 ja 4. Vertailuksi on esitetty kahden aiemman vuoden (2012 ja 2011) vastaavat kartat. Kartoissa 1, 2 ja 3 on esitettynä vuosien mittauspisteet pitoisuuksittain luokiteltuna. Karttoihin 4, 5 ja 6 on kuvattu kaasukaivojen pitoisuudet luokittain vuosilta Viimeistelty alue on merkitty kaikkiin liitteen karttoihin turkoosilla rajauksella poislukien vuoden 2013 kartat. Liitteessä olevasta kartasta 1 nähdään, että metaanivuotoja löytyi viimeistellyltä alueelta 53 kpl, joka on 43 kpl enemmän kuin vuonna Merkittävin tekijä vuotojen määrän nousuun johtunee todennäköisesti 10

11 laitteen parantuneesta mittaustarkkuudesta. Esipeitetyllä alueella vuotokohtia oli 16 kpl ja niiden pitoisuudet olivat suuruusluokaltaan vuoden 2012 mittauksien tasolla. Suurin mitattu pitoisuus oli 4200 ppm. 3.2 Pitoisuudet kaasunkeräyskaivojen ympäristössä Taulukossa 3 on esitetty vuonna 2013 mitattujen kaasukaivojen määrät pitoisuusluokittain. Taulukossa 4 on verrattu vuosien tuloksia kaasukaivoista mitattuihin pitoisuuksiin ja niiden jakaumaan. Mitattuja kaivoja kertyi vuonna 2013 yhteensä 231 kappaletta. Suurin osa (96,1 %) mitatuista kaasukaivoista oli pitoisuudeltaan alle 100 ppm. Yli 100 ppm:n tuloksia mitattiin 9 kappaletta (3,9 %). Ero edellisvuosien tuloksiin johtuu mittausmenetelmän muutoksesta. Vuoden 2013 mittauksissa käytetty laite on tarkempi kuin edellisvuosina käytetty mittalaite. Kaikkiaan pitoisuudet ovat keskimäärin edelleen laskeneet aikaisempien vuosien mittauksista poislukien yhtä suurta vuotokohtaa pohjoisrinteellä. Viimeistellyn alueen kaivoista kahdeksasta ja kahdesta esipeitetyn alueen kaivosta mitattiin yli 100 ppm:n pitoisuuksia. Viimeistellyllä alueella vuotavien kaivojen määrä pysyi samana ja mitatut pitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa yhtä poikkeusta lukuunottamatta. Suurimmat pitoisuudet mitattiin esipeitetyn ja viimeisteillyn alueen liitoskohdassa lakiosan pohjoisrinteessa, jossa suurin mitattu arvo oli yli 50 %. Alueella oli selvästi aistittavissa kaatopaikkakaasun haju. Taulukko 3. Mitattujen kaasukaivojen lukumäärä ja prosenttiosuus pitoisuusluokittain vuonna Kaasukaivot 2013 Pitoisuusluokka (ppm) kpl % Pisteitä yhteensä Keskiarvopitoisuus (ppm) 2324 Painotettu keskiarvo (ppm)

12 Taulukko 4. Mitattujen kaasukaivojen prosentuaaliset metaanipitoisuudet pitoisuusluokittain sekä keskimääräiset pitoisuudet mittauspisteissä vuosina Kaasukaivot Pitoisuusluokka (ppm) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) (%) Keskiarvopitoisuus (ppm) Painotettu keskiarvo (ppm) Pisteitä yhteensä Kaasunkeräyskaivojen läheisyydestä vuonna 2013 mitatut pitoisuudet ovat kokonaisuudessaan esitetty liitteissä olevassa kartassa 7. Kartoissa 8 ja 9 on esitetty vertailuksi vuosina 2012 ja 2011 mitattujen kaivojen pitoisuudet. Viimeistellyillä alueilla mitattujen kaivojen metaanipitoisuudet olivat pääosin pieniä ja koko alueen osalta kaivojen keskimääräinen pitoisuus pysynyt viime vuoden tasolla. Poikkeuksena yksittäinen kaivo, jossa pitoisuus oli noin ppm. Kyseinen mittauspiste nostaa myös vuoden 2013 keskiarvopitoisuutta huomattavasti. Vuoteen 2012 verrattuna vuotavien kaivojen määrä pysyi suhteellisesti samalla tasolla, vaikka keskiarvopitoisuus nousi. Yli 100 ppm:n pitoisuuksia löytyi kymmenestä kaivosta. Vuotavia kaivoja löytyi lähinnä täyttöalueen pohjoisrinteeltä 12

13 4 Johtopäätökset Vuodelle 2013 mittauksiin otettiin käyttöön uusi menetelmä. Menetelmässä käytettiin mönkijää, johon oli asennettu mittaamiseen tarvittavat laitteistot. Mitatulta alueelta mitattiin enemmän vuotokohtia mutta, keskiarvopitoisuudet olivat vain hieman suurempia kuin vuonna Vuotavien kaivojen osalta tilanne on hieman parantunut edellisvuosiin verrattuna lukuunottamatta viimeistellyllä alueella yhtä yksittäistä kaivoa, joka nosti keskiarvopitoisuutta. Esipeitetyllä lakialueella vuotavien kaivojen määrä on suunnilleen samalla tasolla kuin vuonna Tämän vuoden tuloksista nähdään, että vuotokohtien ja vuotavien kaivojen määrä on hieman noussut viime vuodesta viimeistellyllä alueella. Esipeitetyllä alueella vuotokohtia mitattiin enemmän kuin viimeistellyltä alueelta. Edellisvuosien tulosten ja tämänvuotisten mittausten perusteella lakialueella on edelleenkin eniten metaanivuotokohtia. Tämän vuoden tuloksista nähdään, että lakialueella mitatut pitoisuudet ovat myös pysyneet edellisvuosien tasolla. Viimeistellyltä alueelta vuotavia kohteita löytyi 53 kappaletta ja esipeitetyltä alueelta 16. Uusia vuotokohtia sijaitsee monessa eri osassa täyttöä, mutta merkittävimmät ovat lakialueella. Vuoden 2013 mittaukset kuvaavat hyvin Ämmässuon vanhan kaatopaikan viimeistellyn alueen muuttunutta tilaa metaanivuotojen suhteen. Tulokset ovat viimeistellyn alueen osalta vertailukelpoisia vuoden 2011 ja 2010 mittauksiin, vaikkakin mittausperiaate muuttui pistemäisenä toteutuksesta jatkuvatoimiseen mittaukseen. Uudella jatkuvatoimisella mittausperiaatteella mitattu pinta-ala on suunnilleen samankokoinen viimeistellyllä alueella kuin edellisinä vuosina. Viimeistelemättömän alueen tuloksia ei voi suoraan verrata vuoden 2012 tuloksiin, koska tänä vuonna mitattu alue oli merkittävästi erilainen johtuen mönkijän käytöstä sekä vaikeakulkuisesta kasvustosta. Mittaustuloksia tarkasteltaessa on otettava huomioon, että mitattavat pisteet muuttuvat joka vuosi, koska niitä ei ole kiinteästi määritetty. Myöskin mittalaitteen parantunut tarkkuus edellisvuosista vaikuttaa tuloksiin sekä se ettei 0-10 ppm:n tuloksia ole kirjattu uudessa jatkuvatoimisessa mittauksessa. Kaasunkeräyskaivojen välittömästä läheisyydestä mitatut pitoisuusarvot olivat tänä vuonna suurempia kuin vuonna 2012 mitatut tulokset. Kaivojen keskiarvotulokset nousivat johtuen yksittäisen kaivon suuresta pitoisuudesta. Vuotavia kaivoja viimeistellyltä alueelta löytyi 111 kpl ja viimeistelemättömältä 16 kpl. Määrä ei ole suoraan verrannollinen edellisiin vuosiin mittalaitteen muutoksen vuoksi. Silti pääosin vuotavien kaivojen pitoisuudet olivat pieniä. Kaiken kaikkiaan tilanne viimeistellyllä alueella on suureltaosin hieman parempi kuin edellisvuonna. Vuotokohtien pitoisuudet viimeistellyllä alueella olivat enimmäkseen pieniä, alle 100 ppm. Viimeistellyllä alueella vuotavia kaasukaivoja oli hieman enemmän määrällisesti, mutta niiden pitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa kuin edellisvuosina. Metaanipäästöt viimeistellyllä alueella ovat pääosin pieniä, joten viimeistelytyöt ovat onnistuneet hyvin. Suurimpia metaanipäästöjen lähteitä Ämmässuon jätteenkäsittelykeskuksen kaatopaikka-alueilla ovat lakialueen mahdolliset vuotokohdat, yksittäiset vuotavat kaivot sekä uusi kaatopaikka-alue. 13

14 5 Liitteet Kartta 1. Vuonna 2013 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin ja mittauksissa kuljettu reitti. Kartassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia 14

15 Kartta 2. Vuonna 2012 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin. Kuvassa ei ole mukana kaivojen kohdilla mitattuja pitoisuuksia 15

16 Kartta 3. Vuonna 2011 mitatut metaanipitoisuudet pisteittäin. Kuvassa 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 ,