Pilaantuneiden alueiden in situ kunnostus Suomessa 12.11.2013 Lahden tiedepäivä Katri Lepikkö Helsingin Yliopisto, Koulutus- ja kehittämiskeskus Palmenia
RIMA-projekti Työkaluja kemikaalionnettomuuksien riskinhallintaan in situ -kunnostusmenetelmien käytön edistäminen Partnerit: Helsingin yliopisto, Koulutus- ja kehittämiskeskus Palmenia (Kotka), National Institute of Chemical Physics and Biophysics (Tallinna) ja Helsingin yliopisto, Ympäristötieteiden laitos (Lahti) Rahoittajat: Central Baltic Interreg IVA ohjelma, Varsinais-Suomen ELY-keskus, Lahden kaupunki ja partneriorganisaatiot 01/2011-12/2013
Maaperän ja pohjaveden pilaantuminen Maaperän ja pohjaveden pilaantumisella tarkoitetaan sitä, että ihmisen toiminnan seurauksena maaperään tai pohjaveteen päätyy haitallisia aineita siinä määrin, että niistä aiheutuu haittaa tai vaaraa ympäristölle tai ihmisen terveydelle ympäristön viihtyisyys vähenee yleinen tai yksityinen etu tulee muuten loukatuksi Flickr, Massachusetts Dept. of Environmental Protection, Somerville, MA - Contaminated Soil Along Bike Path, 3.6.2009, CC Attribution license
Pilaantuneet alueet Suomessa Suomessa on yli 20 000 pilaantunutta aluetta merkittävin pilaantumista aiheuttava toiminta on polttoaineen jakelu sekä varastointi lisäksi: jätteenkäsittely, teollinen toiminta, ampumaradat, sahat, kyllästämöt, vahinkotapaukset, onnettomuudet öljyhiilivedyt, raskasmetallit, kloorifenolit, liuottimet, torjuntaaineet porvoo.fi
Pilaantuneiden alueiden kunnostus Jos pilaantuminen aiheuttaa riskin ihmisen terveydelle tai ympäristölle, tulee alue kunnostaa Aloitettiin Suomessa järjestelmällisesti vasta 1980-luvulla Kunnostusmäärät ovat olleet suurimmillaan 2000-luvun alussa ja viimeisten kymmenen vuoden aikana kunnostuksia on tehty noin 250-450 vuosittain Kunnostusmenetelmä valitaan kunnostettavan kohteen ominaisuuksien mukaan pilaantumisen aiheuttaneet aineet, niiden määrä ja sijainti kohteessa (maa/pohjavesi) maaperän laatu (huokoinen/tiivis) eri menetelmien tekninen soveltuvuus kunnostuksen kesto ja kustannukset vaikutukset ympäristöön
Kunnostusmenetelmät off site - kaivetaan ja kuljetetaan käsittelykeskukseen tai kaatopaikalle on site kaivetaan, käsitellään ja sijoitetaan kunnostettavalle alueella in situ ei kaiveta, kunnostetaan paikan päällä
In situ -kunnostusmenetelmiä Luontainen biohajoaminen Kemiallinen hapetus Biostimulaatio Huokoskaasukäsittely Fytoremediaatio Pohjaveden ilmastus Reaktiiviset seinämät
Öljyonnettomuuden mallinnus ja in situ - kunnostusmenetelmien vertailu pilot - mittakaavassa Mallinnetaan onnettomuustilannetta, jossa maaperä saastuu polttoaineilla Tutkitaan saastumisen vaikutusta maaperään ja puhdistamista eri menetelmillä Luonnollinen biohajoaminen Biostimulaatio Kemiallinen hapetuskäsittely Toteutus Jokimaan maaperätutkimuskeskuksessa Kesto 16 kk
MAAKERROKSEN RAKENNE KOKEESSA Lysimetrin korkeus 195 cm tilavuus 1,7 m 3 sisähalkaisija 104 cm 10 cm 10 cm metsämaan pintakerros KAAVAKUVA KOKEESTA Polttoaineonnettomuus 10 l Neste Green diesel 10 l 95 E10 bensiini 35 cm 85 cm 155 cm hiekkakerros partikkelikoko 0-4 mm Kontrolli Luontainen biohajoaminen Biostimulaatio Kemiallinen hapetus 165 cm 20 cm kerros pieniä kiviä koko 3-6 mm 2 X 2 X 2 X 2 X 10 cm kerros isoja kiviä koko 30-100 mm
POLTTOAINEONNETTOMUUS
MASSANVAIHTO SAASTUNEIMMALLE PINTAMAALLE Humuksen poisto hiekan päältä Siirto talven ajaksi tutkimuslaitoksen sisälle, missä lämpötila +8 C = KOMPOSTIKÄSITTELY 11
PUHDISTUSKÄSITTELYT Kemiallinen hapetus -10 % H 2 O 2 Biostimulaatio -Fosforipuskuri -Typen lähteenä urea -Hapen lisäys kuplittamalla nestettä Molemmissa käsittelyissä nestetilavuus -hiekkaan 10 l / kerta -humukseen 2,5 l / kerta TOTEUTUS Nesteiden kaato kastelukannulla Hiekkaan -Kesällä kaksi kertaa kuussa Humukseen -Talvella kerran kuussa, sisällä (+8 C) -Kesällä kaksi kertaa kuussa, ulkona
Mitä maassa monitoroitiin? HUMUS, YLÄHIEKKA (0-50cm) JA ALAHIEKKA (50-100cm) Öljypitoisuudet Ekotoksisuus lierolla (Eisenia fetida) Mikrobipitoisuudet qpcr tekniikalla (quantitative PCR) Muutokset mikrobiyhteisössä LH-PCR tekniikalla (length heterogeneity PCR) Lämpötila ph Kuivapaino Orgaanisen aineen määrä 13
Mitä vedessä monitoroitiin? LYSIMETRIVESI JA HUMUSVESI Maan läpi tulevan veden määrä Öljypitoisuudet Ekotoksisuus valobakteerilla (Vibrio fischeri) Mikrobipitoisuudet qpcr tekniikalla (quantitative PCR) ph Ammonium- ja nitraattipitoisuudet LYSIMETRIVEDET Kontrolli Luon. Haj. Biostim. Kem. Hap. HUMUSVEDET Kontrolli Luon. haj. Biostimulaatio Kem. hap. 14
Humus 15 000 12 000 9 000 6 000 3 000 0 Ylähiekka 1 000 800 mg/kg ka mg/kg ka 600 400 200 0 1 000 Alahiekka 800 mg/kg ka Käsittelyen aloitus 138 pv C5-C10 C5-C10 C5-C10 600 400 200 0 0 200 400 päivää onnettomuudesta Hiilivetypitoisuudet maassa mg/kg ka mg/kg ka mg/kg ka 60 000 45 000 30 000 15 000 0 4 000 3 000 2 000 1 000 0 4 000 3 000 2 000 1 000 0 Käsittelyjen aloitus 138 pv C10-C21 C10-C21 C10-C21 mg/kg ka mg/kg ka mg/kg ka 8 000 6 000 4 000 2 000 0 500 400 300 200 100 0 500 400 300 200 100 0 0 200 400 päivää onnettomuudesta Käsittelyjen aloitus 138 pv C21-C40 C21-C40 C21-C40 0 200 400 päivää onnettomuudesta Kemiallinen hapetus Luonnollinen hajoaminen Biostimulaatio
Tulokset Eri käsittelyjen välillä ei ollut selkeää eroa maan puhdistumisessa kokeen aikana Tuoreessa saastumistapauksessa maaperän mikrobit hyödyntävät helposti hajoavat öljyhiilivedyt ensin, minkä jälkeen hajottamisprosessi hidastuu, jolloin käsittelyjen merkitys vasta korostuu Kaiken kaikkiaan kokeesta saatujen tulosten analysointi on vielä kesken ja lopulliset tulokset tullaan julkaisemaan tieteellisissä artikkeleissa
Kysely saastuneen maaperän ja pohjaveden kunnostamisesta Asiantuntijoiden kokemuksia ja näkemyksiä Webropol ohjelmalla sähköpostikyselynä Vastaukset mahdollista antaa anonyymisti Mahdollista saada tieto ketkä vastanneet Kysely lähetettiin sähköpostitse kohdehenkilöille yhteensä 3 kertaa keväällä 2013 Yhteensä 12 kysymystä LAMK:n opiskelijan Mona Lindforsin opinnäytetyö
Kolmen eniten käytetyimmän joukossa olevat in situ -kunnostusmenetelmät Huokoskaasukäsittely Eristys Biostimulaatio Luontainen biohajoaminen Edullisuus Kunnostusluvan helppo saaminen Hyvä puhdistustulos Helppo toteuttaminen Tiedon saatavuus menetelmästä Nopeus % Huokoskaasukäsittely 0 20 40 60 80 100 Kemiallinen hapetus Pohjaveden ilmastus Stabilointi Reaktiiviset seinämät Biotuuletus Edullisuus Nopeus Helppo toteuttaminen Kunnostusluvan helppo saaminen Tiedon saatavuus menetelmästä Hyvä puhdistustulos % Eristys 0 20 40 60 80 100 Terminen käsittely on situ Pump & treat Biostimulaatio Bioaugmentaatio Elektrokineettiset menetelmät Maan huuhtelu Edullisuus Tiedon saatavuus menetelmästä Hyvä puhdistustulos Helppo toteuttaminen Kunnostusluvan helppo saaminen Nopeus n = 39 0 20 40 60 80 100 % % 0 20 40 60 80 100 18
Tärkeimmät tekijät / 5 p saaneet 31% 2% 2% 64% Vähiten tärkeimmät tekijät / 1 p saaneet 3% 8% Kohteessa havaitut saasteyhdisteet Kustannus Kesto Kohteen koko Kunnostukseen vaadittava lupamenettely Asettakaa seuraavat maan kunnostukseen liittyvät tekijät tärkeysjärjestykseen sen mukaan kuinka paljon ne vaikuttavat käytettävän kunnostuksen valintaan. 5 = vaikuttaa eniten 1 = vaikuttaa vähiten n=42 65% 25% 5 p 4 p 3 p 2 p 1 p Tärkeimmät Vähiten tärkeimmät
Mikä on mielestänne kustannustehokkain kunnostustekniikka Suomen olosuhteissa? (avoin kysymys) MUU: -Kemiallinen hapetus -EKO/GRID -Hybridikunnostus (massanvaihto + in situ) -Eristys -Passiiviset seinämät -Kompostointi -Luontainen biohajoaminen -On situ Kaivu Kohdekohtainen Muu 21 % 45 % 34 % n=38
Minkä tai millaisten kunnostustekniikoiden käyttöä tulisi Suomessa lisätä? (avoin kysymys) -Huolella suunniteltu loppusijoitus -Eristäminen -Maan pesu -Passiiviset seinämät -Hybridi -Reaktiiviset seinämät -Kemiallinen hapetus -Terminen käsittely -Pohjaveden luontainen puhdistus -BAT 26 % 5 % 8 % 8 % 53 % In situ Hyötykäyttö Biokunnostus Mikä tahansa toimiva n=36 Muu 21
Tietokanta Tarkoituksena kartoittaa in situ puhdistusmenetelmien käyttöä Suomessa Tarkasteluajanjakso 2000-2012 Mitä menetelmiä käytetty ja millaisissa kohteissa Miten kohteiden kunnostus on onnistunut Kerätyt tiedot kootaan Access-tietokannaksi, joka tulee olemaan julkisesti saatavilla vuoden 2013 loppuun mennessä (www.rimaproject.eu)
PERUSTIEDOT MAAPERÄ- JA VESITIEDOT ELY-keskus Maalaji Pilaavat aineet ja niiden määrä maassa/pohjavedessä Kunnostuspäätöksen pvm + diaarinro Peruskallion syvyys PILAANTUNEISUUS KUNNOSTUS LAUSUNNOT LOPPU- RAPORTEISTA Pilaantuneen aineksen määrä (m 3 ) Loppuraportin pvm Pohjavesiluokka Pilaantuneen alueen koko (m 2 ) Ohjelma + kohdenro SOILI, ESKO Kunnostusluvan saaja Pohjaveden pinta Lähin vesistö (järvi, joki) Pilaantuneisuus syvyys Pilaantumisen aiheuttanut toiminta Kunnostussuunnitelman tekijä ja urakoitsija Kunnostuksen aloitus ja kesto In situ kunnostusmenetelmät Massanvaihdon määrä ja mahd. rajoitteet Kunnostuksen ongelmat Alueen sijainti Pilaantumisajankohta Lopputulos (onnistunut/tarvittavat jatkotoimenpiteet) Alueen omistaja kunta / yritys Alueen käyttötarkoitus kaavassa Kunnostuksen jälkeinen riskinarviointi Kunnostuksella poistettu pilaantuneisuutta Kokonaiskustannukset Onko puhdistuksen tavoitetaso saavutettu Tarve riskinarvioinnille Riskinarvioinnin tulokset Päätös (hyväksyntä/ seuranta) Jatkotoimenpiteet Tila MATTItietokannassa puhdist. jälkeen 23
Kiitos! Katri Lepikkö Helsingin yliopisto Koulutus- ja kehittämiskeskus Palmenia katri.lepikko@helsinki.fi www.rimaproject.eu Kuva: Mervi Myyrä