Cheminėmis medžiagomis užteršto grunto ir požeminio vandens valymo metodai: iššūkiai ir sprendimai

Požeminio vandens taršos problema yra aktuali daugeliui valstybių. Kadangi Lietuvoje gėrimo ir buities reikmėms naudojamas tik požeminis vanduo, nuo jo kokybės neišvengiamai priklauso ir gyventojų sveikata. Lietuvos geologijos tarnybos (LGT) duomenimis, šalyje išaiškinta daugiau nei 12 tūkst. vietų, kuriose gali ar galėjo būti teršiamas gruntas ir požeminis vanduo. Dešimtadalis iš jų - apie 1200 - kelia ypač didelį pavojų aplinkai ir žmogaus sveikatai.

Naujas Lietuvos geologijos tarnybos prie Aplinkos ministerijos (LGT) leidinys-studija „Cheminėmis medžiagomis užteršto grunto ir požeminio vandens valymo metodai“ skirtas populiarinti ir skatinti Europos Sąjungoje plačiai naudojamus tausojančio aplinką užterštų teritorijų tvarkymo ir valymo būdus. Jame aptariamos pagrindinės žemės gelmes teršiančios cheminės medžiagos, jų savybės, sklaidos ypatumai ir galimybės savaime suirti.

Pagrindinės užteršimo priežastys ir teršalų tipai

Tarša nafta ir jos produktais yra aktuali ekologinė bei socialinė-ekonominė problema, kylanti dėl žmogaus antropogeninės veiklos. Sparčiai plėtojant urbanizaciją ir industrializaciją, gamta buvo nepaprastai pažeista. Padidėję aplinkos teršimo mastai lėmė ekologinės pusiausvyros sutrikimą. Plačiąja prasme naftos produktai - tai iš naftos pagaminti gaminiai: dyzelinas, benzinas, mazutas, tepalai, alyvos ir kt. Natūraliai gamtoje susidaro labai mažos angliavandenilių koncentracijos ir įprastais laboratoriniais metodais grunte bei požeminiame vandenyje jų neaptinkama.

Naftos bei jos produktų toksiškumas priklauso nuo naftos produktus sudarančių angliavandenilių. Į aplinką šie junginiai patenka išgaunant žaliavinę naftą, naftos avarijų metu, laivybos metu, netinkamai eksploatuojant sandėliavimo priemones ir kitais būdais. Naftos produktų frakcinė sudėtis skirstoma į lengvuosius angliavandenilius (benzino eilės C6-C10, dyzelino eilės C10-C28, mišinio C6-C28) ir sunkiuosius angliavandenilius C>28. Lengvieji angliavandeniliai yra žymiai toksiškesni, lyginant su sunkiaisiais (Liužinas ir kt., 2004).

Kai kurie policikliniai aromatiniai angliavandeniliai (toliau PAA) yra priskiriami prie promutagenų (netiesioginiai mutagenai, pats junginys mutacijų nesukelia, bet mutageniški jo biodegradacijos produktai). Šių junginių pavojingumą lemia tai, kad jų oksidacinės biotransformacijos metu susidaro itin reaktyvūs metabolitai, kurie gali jungtis su organizmo makromolekulėmis (pvz., DNR). Tokiems metabolitams būdingas kancerogeniškumas, mutageniškumas ir citotoksiškumas. Yra žinomas PAA genotoksinis poveikis organizmams. PAA indukuotas genotoksiškumas nustatytas jūriniuose galvakojuose moliuskuose, Viduržemio jūros midijose ir žoliniuose grunduluose. Taip pat naftos sudėtyje esantys junginiai sukelia pokyčius organizmų reprodukcinėje sistemoje. Remiantis mokslininkais ir daugelio aplinkos organizacijų atliktais tyrimais, naftos tarša kelia didelį pavojų ne tik vietinei ekosistemai, bet turi šiek tiek žalos ir žmonių sveikatai.

Nafta ir jos produktai gali sukelti odos problemų, jei įvyksta kontaktas su oda, tačiau pati savaime ji negali sukelti mirties ar kaip nors rimčiau pakenkti žmogaus sveikatai. Jei žmogus turi kontaktą su nafta, odą gali išberti, tačiau tai ir yra vienintelis neigiamas poveikis, kaip 2005-aisiais paskelbė JAV toksinių medžiagų ir ligų registro centras. White (Tulane universiteto aplinkos sveikatos ir toksikologijos fakulteto profesorius) patvirtino, kad nafta mums ne daugiau žalinga, nei daugelis kosmetikos priemonių. Profesorius priduria, kad žmogui suvalgius naftos paveiktų jūros produktų, pavojus taip pat negresia. Jo teigimu, turėtumėte suvalgyti be galo didelį kiekį užterštų produktų ir nesiliauti to darę apie 70 metų.

Tyrimais nustatyta, kad dirvožemis užterštas daugumoje senųjų su naftos produktų krova, sandėliavimu ar prekyba susijusių objektų, taip pat teritorijose, kur panaudotas tepalas, kuras ar kitos pavojingos atliekos buvo pilamos tiesiog į gamtą. 2007-2013 metais pagal Europos Sąjungos sanglaudos skatinimo veiksmų programą buvo vykdomas projektas „Užterštų teritorijų poveikio vertinimas“. Tai vienas iš svarbesnių įgyvendintų projektų, leidžiančių susidaryti bendresnį vaizdą apie užterštas teritorijas Lietuvoje. Apibendrinus visus atliktus tyrimus galima teigti, kad 35 tirtų objektų gruntas yra užterštas organiniais teršalais (naftos produktais). Užteršto grunto kiekis (grunto tarša naftos produktais viršija nustatytas ribines vertes) svyruoja nuo 10 m3 iki 61161 m3, vidutiniškai - 4120 m3. Užteršto grunto plotas - daugiau 66 tūkst. m2.

Vienuolikoje objektų gruntas užterštas pesticidais. Užteršto grunto tūris svyruoja nuo 3 m3 iki 212 m3, vidutiniškai - 54,8 m3 ir užima 2262 m2 teritoriją.

Dažniausiai sutinkami teršalai Lietuvoje

Lietuvoje, LGT duomenimis, išaiškinta daugiau nei 12 tūkst. vietų, kuriose gali ar galėjo būti teršiamas gruntas ir požeminis vanduo. Dešimtadalis iš jų - apie 1200 - gali kelti ypač didelį pavojų aplinkai ir žmogaus sveikatai.

13 Hidraulinio plėšymo paviršinio ir požeminio vandens tarša

Leidinyje plačiai supažindinama su dažniausiai mūsų šalies žemės gelmėse randamomis teršiančiomis medžiagomis - naftos produktais, pesticidais, sunkiaisiais metalais. Apžvelgtos ir rečiau aptinkamos, tačiau ypač pavojingos cheminės medžiagos: patvarūs organiniai teršalai, halogeniniai ir daugiacikliai angliavandeniliai.

Naftos produktai

Kaip minėta, naftos produktai į aplinką patenka įvairiais būdais, susijusiais su jų gavyba, transportavimu, sandėliavimu ir naudojimu. Jie gali pasiekti gruntinius vandenis ir tapti rimta taršos problema. Grunto užterštumas naftos produktais gali svyruoti nuo nežymaus iki labai didelio, o tai lemia skirtingus valymo poreikius ir metodus.

Pesticidai

Pesticidai, naudojami žemės ūkyje, taip pat gali patekti į gruntą ir požeminį vandenį. Dėl savo cheminės sudėties kai kurie pesticidai yra labai patvarūs ir gali išlikti aplinkoje ilgą laiką, kelti pavojų ekosistemoms ir žmogaus sveikatai.

Sunkieji metalai

Sunkieji metalai, tokie kaip kadmis, švinas, gyvsidabris, gali patekti į aplinką iš pramoninių išmetimų, atliekų šalinimo vietų ar net iš kai kurių žemės ūkio veiklų. Šie teršalai yra nuodingi ir gali kauptis maisto grandinėje.

Patvarūs organiniai teršalai (POP)

POP yra cheminės medžiagos, kurios yra atsparios aplinkos skilimui, todėl ilgai išlieka aplinkoje ir gali keliauti didelius atstumuus. Jie gali sukelti rimtas sveikatos problemas, įskaitant vėžį, reprodukcinius sutrikimus ir imuninės sistemos pažeidimus.

Halogeniniai angliavandeniliai ir daugiacikliai angliavandeniliai

Šios cheminės medžiagos dažnai susidaro pramoniniuose procesuose ir deginant organines medžiagas. Kai kurie iš jų yra toksiški ir gali turėti neigiamą poveikį žmogaus sveikatai bei aplinkai.

Vandens kokybės parametrai ir jų reikšmė

Vandens kietumas

Vandens kietumas paskaičiuojamas sumuojant vandenyje ištirpusių kalcio ir magnio druskų kiekį. Nors vandens kietumas pagal Lietuvos higienos normą HN 24:2023 „Geriamojo vandens saugos ir kokybės reikalavimai“ nėra normuojamas ir neturi įtakos geriamojo vandens saugai ir kokybei, tačiau kietas vanduo yra nepageidaujamas buityje. Kalcio ir magnio mineralai yra tirpūs, mes jų nematome, bet kai vandenį kaitiname ar viriname, šios medžiagos iškrenta nuosėdomis. Štai todėl ir atsiranda kalkių apnašos arbatinuke, ant vonios paviršių ir santechnikos įrangos.

Vandens pH

Vandenilio jonų koncentracijos (pH) rodiklis nusako, kokia terpė - rūgštinė ar šarminė - vyrauja skystyje. pH reikšmės gali svyruoti nuo 0 iki 14 vienetų. Neutrali reikšmė yra 7 vnt. - kai vandenyje vandenilio ir hidroksilo jonų yra po lygiai. Jeigu vyrauja daugiau šarminių hidroksilo jonų, pH reikšmė kinta nuo 7 iki 14-os vnt. Kuo šis skaičius didesnis, tuo skystis šarmingesnis. Ir atvirkščiai, pH mažėjant nuo 7 iki 0 vnt. skystis darosi vis labiau rūgštinis. Vandens pH dažniausiai kinta dėl vandens filtrų. Kuo labiau jis išvalomas nuo įvairių mikroelementų, tuo jis rūgštingesnis, nebetinkantis žmogaus organizmui. Pavyzdžiui, distiliuoto vandens pH yra apie 5 vnt.

Minkštinimo filtrai ir jų poveikis

Svarbu prisiminti, jog be reikalo buityje naudojami minkštinimo filtrai iš vandens pašalina ne tik kalcį ir magnį, bet ir kitus mineralus (kalį, sulfatus, hidrokarbonatus, kt.). Pastarąsias medžiagas, būtinas mūsų organizmui, jie pakeičia natriu, kurio ribinė vertė geriamajame vandenyje yra 200 mg/l. Minkštintas vanduo yra bevertis, techninis, tinka tik buities darbams ar asmens higienai. Todėl patariama filtrus statyti prieš buitinius prietaisus (skalbykles, indaploves, kt.). Maistui minkštintas vanduo netinka. Gerdami filtruotą vandenį, mes kenkiame savo sveikatai, nes ne tik negauname būtinųjų elementų - kalcio, magnio, kt.

Užterštų teritorijų klasifikacija ir taršos naftos produktais lygio vertinimas

Visos teritorijos pagal taršos naftos produktais lygį skirstomos į keturias kategorijas:

Švarios teritorijos: Joms priskiriamos teritorijos, kuriose naftos produktų koncentracija tiek aeracijos zonos, tiek gruntinio vandeningo sluoksnio grunte yra natūralaus foninio lygio, t. y. ne daugiau kaip 50 mg/kg sauso grunto, o gruntiniame vandenyje naftos produktų yra ne daugiau nei gali būti geriamajame vandenyje.
Mažai užterštos teritorijos: Antrai kategorijai priskiriamos teritorijos, kuriose aeracijos zonos grunto užterštumas yra tarp foninio ir didžiausio leidžiamo lygio, taip pat yra ženklūs gruntinio vandens teršimo pėdsakai - iki 0,5 mg/l. Šiai kategorijai būdingas užterštumas susiformavo, kuomet įsigėrę į dirvožemį naftos teršalai gruntinio vandens paviršiaus nepasiekė, tačiau buvo adsorbuoti tik pasiekę gilesnę aeracijos zonos dalį. Likusios neužterštos aeracijos zonos dalies storio nepakanka, kad būtų visiškai apvalyta per užterštą terpę prasisunkusio ir užsiteršusio kritulių vandens. Taip užterštas infiltracinis vanduo patenka į gruntinį vandeningą horizontą ir formuoja tam tikrą gruntinio vandens taršos arealą.
Vidutiniškai užterštos teritorijos: Trečiai kategorijai priskiriamos teritorijos, kuriose gruntas naftos produktais užterštas iki gruntinio vandeningo horizonto, o naftos angliavandenilių koncentracija gruntiniame vandenyje yra 0,5-50 mg/l. Naftos produktai grunte adsorbuoti ir pasiekę maksimalų išplitimo arealą. Dalis užteršto grunto sluoksnio čia paprastai esti vandeningame sluoksnyje, kita dalis - aeracijos zonoje. Dėl to, priklausomai nuo gruntinio vandens lygio svyravimo, čia keičiasi užteršto dirvožemio sluoksnio apvandeninimas, o tuo pačiu gruntinio vandens užteršimo lygis. Labiausiai vanduo būna užterštas aukšto lygio metu ir atvirkščiai.
Labai užterštos teritorijos: Jų būdingiausias ir išskirtinis požymis - laisvų naftos produktų sluoksnio ant gruntinio vandens paviršiaus buvimas. Šalutiniai požymiai - naftos produktų koncentracija aeracijos zonos apatiniame sluoksnyje didesnė už didžiausią leidžiamą koncentraciją (DLK), taip pat gruntiniame vandenyje ištirpusių bei emulguotų naftos produktų koncentracija didesnė kaip 50 mg/l. Tokia situacija yra teritorijose, kurių dirvožemis buvo intensyviai teršiamas naftos produktais ir jame susikaupę skysti teršalai nespėję išsisklaidyti. Atskirais atvejais naftos teršalų plitimą apriboja litologiniai barjerai. Todėl gruntinio vandens paviršiuje yra susidarę lokalūs skystos naftos lopai. Iš tokių teritorijų teršalai paprastai išplaunami tik tirpūs, todėl laisvų naftos produktų sankaupų natūralus išsivalymas gali vykti labai ilgai.

Vadovaujantis projektą įgyvendinant sukauptais duomenimis ir Lietuvos geologijos tarnybos atliktais darbais, sudarytas galimų užterštų teritorijų ir objektų sąrašas, parengti jų pasiskirstymo savivaldybių teritorijose žemėlapiai, o visa surinkta informacija perkelta į Valstybinę geologijos informacinę sistemą GEOLIS, kurioje iki šiol yra surinkta duomenų apie daugiau kaip 12 tūkst. vietų, kuriose gali ir galėjo būti teršiama žemė ir požeminis vanduo. Kitų tyrėjų duomenimis, apytiksliai apskaičiuota, kad senųjų potencialių naftos produktais užterštų židinių gali būti apie 5-7 tūkst., iš kurių naftos produktais užterštų teritorijų, neatitinkančių nūdienos aplinkosaugos reikalavimų, yra 700-950.

Normatyvinių reikalavimų, nepriklausomai nuo jų buvimo vietos ir kitų užteršimo DLK reguliuojančių faktorių, neatitinka ketvirtos kategorijos teritorijos, todėl visas jas reikia valyti.

Cheminėmis medžiagomis užteršto grunto ir požeminio vandens valymo metodai

Įvairūs požeminio vandens valymo metodai

Pagal pavojingų teršiančių medžiagų paplitimą geologinėje aplinkoje aptarti jų valymo būdai. Leidinyje pateikta per dešimt aplinką labiau tausojančių užteršto grunto ir požeminio vandens valymo natūralaus slūgsojimo vietoje metodų.

Pagrindiniai valymo metodai

Grunto išplovimas: Šis metodas apima užteršto grunto iškasimą ir jo išplovimą specialiose aikštelėse, siekiant pašalinti teršalus.
Iškaitinimas: Užterštas gruntas kaitinamas aukštoje temperatūroje, kad suirti pavojingos cheminės medžiagos.
Elektrocheminis katalizavimas: Naudojamas elektrinis srovės ir katalizatorių poveikis cheminėms medžiagoms suskaidyti.
Bioremediacija: Šis metodas naudoja mikroorganizmus (bakterijas, grybus) teršalams suskaidyti į nekenksmingas medžiagas. Tai vienas iš aplinkai draugiškiausių metodų.
Cheminis oksidavimas: Naudojami stiprūs oksidatoriai, kurie reaguoja su teršalais ir juos neutralizuoja.
Nanotechnologijos: Naudojamos nanodalelės, kurios gali efektyviai surišti arba suskaidyti teršalus net ir mažomis koncentracijomis.

Mokslo sriuba: geriamo vandens technologijos

Šiauliečiams tiekiamas tik požeminis geriamasis vanduo, išgautas Birutės ir Lepšių vandenvietėse iš 160-200 m gylio gręžinių. Požeminis vanduo natūraliai praturtintas žmogaus organizmui naudingomis mineralinėmis medžiagomis ir mikroelementais, yra geros kokybės ir apsaugotas nuo mikrobiologinės taršos. Geriamajame vandenyje yra nedideli mineralinių medžiagų (kalcio, magnio, natrio, kalio, chloridų, sulfatų, hidrokarbonatų ir kt.) ir mikroelementų (fluoro, mangano, geležies, cinko, vario ir kt.) kiekiai. Išgautas požeminis vanduo pasižymi didesniu gamtinės kilmės geležies ir amonio kiekiu, todėl prieš tiekimą vanduo paruošiamas Birutės ir Lepšių vandenviečių vandens kokybės gerinimo įrenginiuose ir Rėkyvos vandens ruošykloje.

Užterštų teritorijų tvarkymas ir poveikio vertinimas

Lietuvos geologijos tarnyba, vykdydama projektą „Užterštų teritorijų poveikio vertinimas“, kaupia duomenis apie užterštas teritorijas ir jų pasiskirstymą. Ši informacija yra svarbi kuriant efektyvius aplinkosaugos strategijas ir planuojant užterštų teritorijų tvarkymą. Įvairūs mokslininkai ir institucijos nuolat tiria ir siūlo naujus, aplinkai draugiškesnius užterštų teritorijų valymo metodus. Pavyzdžiui, magistrantūros studijų baigiamasis darbas „Naftos produktais užterštų teritorijų tvarkymas panaudojant žolinius augalus“ (Rubežius M., 2016) nagrinėja fitoremediacijos galimybes, o daktaro disertacija „Naftos platformų taršos genotoksinio ir citotoksinio poveikio įvertinimas žuvų ir moliuskų ląstelėse“ (Andreikėnaitė M., 2010) gilinosi į taršos poveikio vertinimą.

Šie tyrimai ir leidiniai rodo, kad cheminėmis medžiagomis užteršto grunto ir požeminio vandens valymas yra sudėtingas, bet būtinas procesas, siekiant užtikrinti saugią aplinką ir gyventojų sveikatą.

tags: #heminemis #medziagomis #uztersto #grunto #ir #pozeminio