of 17 /17
ARSEN U PODZEMNOJ VODI KAO POSLJEDICA UTJECAJA ONEČIŠĆENJA NA PROMJENE HIDROGEOLOŠKIH UVJETA ECOINA, d.o.o. XI MEĐUNARODNI SIMPOZIJ GOSPODARENJE OTPADOM ZAGREB 2010. XI th INTERNATIONAL SYMPOSIUM WASTE MANAGEMENT ZAGREB 2010 Ratko Vasiljević, dipl. ing. geol. Mirko Budiša, dipl. ing. bioteh. Zagreb, 26.11.2010.

ARSEN U PODZEMNOJ VODI KAO POSLJEDICA UTJECAJA ONEČIŠĆENJA NA PROMJENE HIDROGEOLOŠKIH UVJETA

Embed Size (px)

DESCRIPTION

XI MEĐUNARODNI SIMPOZIJ GOSPODARENJE OTPADOM ZAGREB 2010. XI th INTERNATIONAL SYMPOSIUM WASTE MANAGEMENT ZAGREB 2010. ARSEN U PODZEMNOJ VODI KAO POSLJEDICA UTJECAJA ONEČIŠĆENJA NA PROMJENE HIDROGEOLOŠKIH UVJETA. ECOINA, d.o.o. Ratko Vasiljević, dipl. ing. geol. - PowerPoint PPT Presentation

Text of ARSEN U PODZEMNOJ VODI KAO POSLJEDICA UTJECAJA ONEČIŠĆENJA NA PROMJENE HIDROGEOLOŠKIH UVJETA

  • ARSEN U PODZEMNOJ VODI KAO POSLJEDICA UTJECAJA ONEIENJA NA PROMJENE HIDROGEOLOKIH UVJETA

    ECOINA, d.o.o.XI MEUNARODNI SIMPOZIJ GOSPODARENJE OTPADOM ZAGREB 2010. XI th INTERNATIONAL SYMPOSIUM WASTE MANAGEMENT ZAGREB 2010Ratko Vasiljevi, dipl. ing. geol.Mirko Budia, dipl. ing. bioteh.

    Zagreb, 26.11.2010.

  • UVODArsen je amfoteran polumetal svrstan meu najopasnija zagaivala, a njegova pojava u okoliu moe biti uzrokovana prirodnim faktorima i antropogenim utjecajem.

    Arsen se u prirodi, u oksidacijskim uvjetima, oslobaa otapanjem pirita (FeS2), u kojem supstituira eljezo, ili otapanjem arsenopirita (FeAsS).

    Arsen takoer moe biti vezan na eljeznim oksihidroksidima sa kojih se oslobaa u redukcijskim uvjetima.

    Pojava arsena takoer moe biti uzrokovana antropogenim utjecajem kao to su rudarske aktivnosti, koritenje arsenskih pesticida u poljoprivredi i umarstvu, mulj iz otpadnih voda.

    Ovaj rad opisuje pojavu arsena na podruju odlagalita otpada Jakuevec tijekom jednog ciklusa uzorkovanja krajem 2002. godine u uvjetima srednje visokih voda. Dana je usporedba koncentracija arsena sa pH vrijednostima i oksidacijsko-redukcijskim potencijalom podzemne vode, koncentracijama CO2, Ca, Fe i Mn.

  • ARSEN U OKOLIU

    Arsen se moe javiti u valentnim stanjima +5, +3, +1, 0 i -3. Ipak, najee se u vodi javlja u anorganskim formama, arsenita As+3 i arsenata As+5.

    Obje forme arsena su toksine, ali je As+3 znatno toksiniji.

    Organski spojevi arsena nisu esti u podzemnim vodama u prirodnom stanju, meutim mogu se pojaviti u podruijima izloenim zagaenju (industrija, odlagalita otpada).

    eljezo (Fe), aluminij (Al) i kalcij (Ca), utjeu na ovo vezanje formiranjem netopivih kompleksa sa arsenatom. Prisutnost eljeza najvie utjee na mobilnost arsenata u vodi. Spojevi arsenita (As+3) su 4 10 puta topiviji od spojeva arsenata (As+5).

    Adsorpcija arsenata ovisi i o pH vrijednosti, naime neka istraivanja su pokazala da u podruju pH vrijednosti od 3 do 9 dolazi i do poveane adsorpcije arsenata na nekim vrstama glina (Krei i dr. 2006.).

    Pod anaerobnim uvjetima arsenat moe biti reduciran u arsenit koji je migrabilniji zbog vee topivosti.

  • ARSEN U OKOLIU : Eh pH uvjetiEh-pH dijagram stabilnosti otopljenih vrsta arsena u sustavu koji sadri As i NaCl pri temperaturi 20C i tlaku od 1 bar. Eh pH uvjetiU oksinim uvjetima, arsen otopljen u vodi se najee javlja u formi arsenatnih oksianiona, H2AsO4- i HAsO42-, to ovisi o pH uvjetima. Neutralni arsenitni ioni (As+3) (H3AsO30) dominiraju, ali u prirodnim sustavima termodinamika ravnotea obino nije ostvarena zbog spore redoks kinetike arsena.

  • ARSEN U OKOLIU : AdsorpcijaEh pH dijagram sustava As Fe u kojem se hidratizirani feri oksid (Hfo: (Fe(OH)3(a)) taloi i adsorbira vrste As+5 i As+3. U jako reducirajuim uvjetima, Hfo se ne taloi i ne moe adsorbirati As. AdsorpcijaOtopljeni arsen moe biti adsorbiran feri hidroksidima. Arsen (+5) se jae sorbira od arsena (+3).

  • ODLAGALITE OTPADA JAKUEVEC PRUDINEC

    Ovo odlagalite slui kao odlagalite komunalnog, neopasnog i industrijskog otpada Grada Zagreba i njegove okolice.

    Udaljeno je 5 km zrane linije od sredita Zagreba, a nalazi se na desnoj obali rijeke Save, na udaljenosti od 400 m od naselja Jakuevec .

    Odlagalite se prua u smjeru sjeverozapad-jugoistok, du nasipa rijeke Save, od kojega je odvojeno lokalnom cestom.

    Odlagalite se poelo formirati 1965. god., tako da je na nepripremljeno zemljite s plitkim ljunarama i rukavcima neselektivno odlagan komunalan i industrijski otpad grada Zagreba. Tako je formirano na 80 ha neureeno odlagalite, koje danas zaprema oko 8.0 milijuna m3 otpada, a dovoz se nastavlja i danas, u koliini od oko 1000 t/dan.

  • Prati se podzemna voda holocenskog vodonosnika, ija debljina na podruju odlagalita iznosi od 50 do 60 metara. Naslage su dominantno karbonatnog sastava.

    Tijekom dugogodinjeg mjerenja razne podzemne vode na piezometrima oko odlagalita otpada, utvren je generalni smjer toka podzemne vode prema jugoistoku. Tijekom nieg vodostaja, tok podzemne vode mijenja smjer prema jugu.

    ODLAGALITE OTPADA JAKUEVEC PRUDINEC

  • Razgradnjom organske materije ispod i nizvodno od odlagalita otpada raste koncentracija CO2, odnosno koncentracija karbonatne kiseline, koja otapajui preteito karbonatne minerale poveava pH podzemne vode, dakle vode postaju alkalnije.

    Organske tvari dovode do stvaranja visokih koncentracija masnih kiselina i otopljenog CO2 u podzemnoj vodi, to u znaajnoj mjeri moe utjecati na otapanje karbonata i obogaenja sadraja hidrogenkarbonata. Parcijalni pritisak CO2 jedan je od glavnih faktora u procesima otapanja ili taloenja karbonata.ODLAGALITE OTPADA JAKUEVEC PRUDINEC

  • GEOLOKA I HIDROGEOLOKA ISTRAIVANJAOtopljeni CO2 u vodi sniava pH vrijednost vode, a zone snienih pH vrijednosti poklapaju se sa zonama visokih koncentracija otopljenog CO2 u podzemnoj vodi. Uz jugozapadni rub odlagalita pH vrijednosti padaju ispod 7, a na jugoistonoj strani pH vrijednosti prelaze u kiselo podruje i padaju ispod 6,9.

  • GEOLOKA I HIDROGEOLOKA ISTRAIVANJASniene pH vrijednosti pospjeuju otapanje karbonata i poveanje njegove koncentracije u podzemnoj vodi. Sa 60 mg/l u okolnom podruju, koncentracije rastu na 105 mg/l. Uz jugozapadni rub koncentracije kalcija u vodi padaju na ispod 70 mg/l, a nizvodno prelazi vrijednosti od 150 mg/l.Moe se vidjeti da je zona s poveanom koncetracijom kalcija pomaknuta malo jugoistono od zone smanjene pH vrijednosti. Uzrok tome je tok podzemne vode koji konstantno transportira otopljene ione kalcija nizvodno. Nagli pad koncentracije kalcija u podzemnoj vodi uz jugoistoni rub odlagalita se moe interpretirati i radom interventnog crpnog sustava koji tijekom crpljenja vjerojatno povlai vodu iz rijeke Save bogatiju kisikom i smanjuje koncentraciju otopljenog ugljinog dioksida i otopljenog kalcija.

  • GEOLOKA I HIDROGEOLOKA ISTRAIVANJAReduktivna zona Nije registrirana, vrijednosti oksidacijsko-redukcijskog potencijala su svugdje bile pozitivne. Iako nisu utvrene zone gdje vladaju reducirajui uvjeti, ipak sniene vrijednosti oksidacijsko-redukcijskog potencijala upuuju na poveanu potronju kisika.

    Vrijednosti oksidacijsko-redukcijskog potencijala uzvodno od odlagalita i oko kilometar dalje nizvodno iznose oko 300 mV, dok uz jugozapadni rub odlagalita padaju na oko 100 mV (oko 3 puta). Nizvodno uz jugoistoni rub, ove vrijednosti padaju na oko 60 mV (oko 6 puta). Takvi uvjeti pospjeuju pojavu razliitih metalnih spojeva i organo-metalnih kompleksa.

  • GEOLOKA I HIDROGEOLOKA ISTRAIVANJASmanjenjem oksidacijsko-redukcijskog potencijala, intenzivnije se otapaju feromanganski oksidi i hidroksidi iz sedimenata, to uzrokuje poveanje koncentracije eljeza i mangana. Na slici lijevo je vidljiv porast koncentracije eljeza uz jugozapadni rub, preko 5000 g/l, a nizvodno od jugoistonog ruba koncentracije prelaze 45000 g/l.

    Koncentracije mangana prate koncentracije eljeza, uz jugozapadni rub prelaze 1400 g/l, a uz jugoistoni rub prelaze 1800 g/l (Slika desno)

  • GEOLOKA I HIDROGEOLOKA ISTRAIVANJAeljezo i mangan prate i drugi adsorpcijski vezani metali u tragovima. Na slici je prikazana karta raspodjele koncentracija arsena koji u jugoistonom dijelu prelazi 55 g/l. Uz jugozapadni dio odlagalita su neto nie i iznose izmeu 7 i 10 g/l.Prilikom analize, odreivana je ukupna koncentracija arsena, bez odreivanja njegove valencije.

  • ZAKLJUAK

    Na podruju gdje su registrirane poviene koncentracije arsena, oksidacijsko redukcijski potencijal pada ispod 100 mV, a pH vrijednost ispod 6,9.

    Granica izmeu polja stabilnosti H2AsO4- i HAsO42-, nacrtana je ondje gdje su njihovi aktiviteti jednaki, a to je u podruju pH=6,9.

    U Eh/pH dijagramu, Polje stabilnosti H2AsO4- je od polja stabilnosti HAsO42- odijeljeno okomitim pravcem pri vrijednosti pH 6,9 i ne ovisi o oksidacijsko-redukcijskom potencijalu.

    U centralnom dijelu zagaenog podruja, uz jugoistoni rub odlagalita, izmjerene pH vrijednosti iznose oko 6,9, a oksidacijsko redukcijski potencijal izmeu 160 i 60 mV (0,16 0,06 V). U ovakvim geokemijskim uvjetima mogu se oekivati i trovalentni (As3+) i peterovalentni arsen (As5+).

    S obzirom na opisane uvjete, od iona peterovalentnog arsena mogue je oekivati priblino jednak omjer H2AsO4- i HAsO42- te ione trovalentnog arsena H3AsO3.

  • ZAKLJUAK

  • Iako ovdje nije raena kvantitativna analiza, zone visokih koncentracija mangana i eljeza se poklapaju sa zonama visokih koncentracija arsena.

    Rezultati mjerenja potvruju jaku vezu arsena sa eljezom i manganom, odnosno ukazuje na vezanje arsena na manganske i eljezne okside i hidrokside.

    Prema Krei i dr. 2006., ioni arsena se mogu vezati i za ione kalcija. Usporedbom rasporeda koncentracije kalcija i koncentracije arsena vidljivo je da se zone visokih koncentracija ne podudaraju, odnosno u ovom konkretnom sluaju nisu u suglasnosti s ovom tvrdnjom.

    Ako se karta zagaenja usporedi s kartom ekvipotencijala podzemne vode, vidljivo je da je kretanje oblaka zagaenja identino smjeru teenja podzemne vode u promatranom razdoblju. To ukazuje na mobilnost zagaenja iz odlagalita otpada Jakuevec-Prudinec prema jugoistoku. U tom smjeru dolazi do poveanja pH vrijednosti i oksidacijsko-redukcijskog potencijala odnosno uvjeti se mijenjaju u smjeru gdje je stabilna forma peterovalentnog arsena, koji ne migrira daleko, odnosno, njegova koncentracija znatno opada udaljavanjem od odlagalita. ZAKLJUAK

  • ZAKLJUAK