PŘIROZENÁ GRAVITAČNÍ SEPARACE KONTAMINANTŮ VE ZVODNI A VLIV ZPŮSOBU VZORKOVÁNÍ NA INTERPRETACI VÝSLEDKŮ

Transkript

1 PŘIROZENÁ GRAVITAČNÍ SEPARACE KONTAMINANTŮ VE ZVODNI A VLIV ZPŮSOBU VZORKOVÁNÍ NA INTERPRETACI VÝSLEDKŮ Mgr. Vendula Ambrožová RNDr. Jaroslav Hrabal MEGA a.s Sanační technologie, Uherské Hradiště

2 až tak jednoduché to není Kontaminace typu LNAPLs (Light Non-Aqueous-Phase Liquids) plave na hladině V některých případech může být přeplavena a uzavřena zvodní a být unášena i pod hladinou podzemní vody (např. při silném kolísání hladiny podzemních vod) Kontaminace typu DNAPLs (Dense Non-Aqueous-Phase Liquids) se plazí po bázi kolektoru Typický kontaminant - terachlorethylen, hustota 1,622 g/cm 3 V mocnějších kolektorech tento předpoklad neplatí V oblasti ohniska jsou maximální koncentrace ve svrchní části zvodně Po směru proudění dochází k vertikální stratifikaci a postupnému zahlubování maxima kontaminace k bázi kolektoru Pokud vytvoří volnou fázi na bázi kolektoru - její pohyb je nezávislý na směru proudění podzemní vody MEGA a.s. 2 z 17

3 a může to být ještě složitější Jak těžká je voda? Hustota 0,99997 g/cm³ (při 3,98 C), 0,99821 g/cm 3 (při 20 C) Další rozpuštěné látky hustotu vody zvyšují Mořská voda 1,025 g/cm³ H 2 SO 4-1,83213 g/cm³ nasycený roztok FeSO 4 1,26 g/cm³ (20 o C)) H 2 CO 3-1,668 g/cm³ nasycený roztok K 2 CO 3 2,11 g/cm³ (20 o C) HNO 3-1,5127 g/cm³ nasycený roztok NaNO 3 1,87 g/cm³ (20 o C) HCl - 1,19 g/cm³ (37% roztok) nasycený roztok NaCl 1,47 g/cm³ (20 o C) - Disociované iony jsou těžší než voda a mají tendenci klesat k bázi kolektoru, kde mohou vytvořit v extrémních případech samostatnou fázi silně mineralizované vody - V mocnějších zvodních se běžně vyvíjí vertikální stratifikace, která může být ještě prohloubena geochemickými reakcemi mezi podzemní vodou a horninovou matricí MEGA a.s. 3 z 17

4 příklad přírodních změn fyzikálně chemických parametrů prosté vody kvarterního kolektoru kvartér Moravy Obr: Kontinuální zonální měření na lokalitě, autor: MEGA (2017) MEGA a.s. 4 z 17

5 obecně přijímaný omyl: konduktivita = mineralizace KONDUKTIVITA (měrná vodivost) Převrácená hodnota elektrického odporu v roztoku Používána pro odhad koncentrace rozpuštěných látek a celkové mineralizace ve vodě Závisí na koncentraci ionů, náboji, pohyblivosti a na teplotě Vodivost roztoku je závislá na stupni disociace iontů v roztoku U nízkých koncentrací je téměř lineární, u vyšších ne U zasolených roztoků není konduktivita závislá na mineralizaci Obr: Konduktivita zředěných a koncentrovaných roztoků, autor: Macháč J. (2007) MEGA a.s. 5 z 17

6 příklad antropogenně iniciované gravitační separace Ostramo unikátní lokalita Masivní kontaminace saturované zóny tzv. solankou Kontaminace typu DNAPLs - hustota až 1,25 g/cm 3 Charakteristické chemické vlastnosti: mineralizaci tvoří převážně SO 4 2-, spolu s Fe, Al a Mg konduktivita µs/cm ph 4 obsah rozpuštěných látek 20 až 300 g/l ZNK 8,3 až mmol/l Obr: Laguny Ostramo - pohled ze severní strany, zdroj: seznam.cz (2017) MEGA a.s. 6 z 11

7 solanky Solanky x neovlivněná podzemní voda Relativně samostatné kapaliny o velmi rozdílném složení a omezené vzájemné mísitelnosti v neovlivněných podmínkách Mocnost solankové vrstvy se pohybuje od několika centimetrů až do 6 m Hlavním parametrem určujícím mocnost vrstvy je tvar předkvarténího podloží Obr: Vertikální stratifikace solanek, autor: MEGA (2016) MEGA a.s. 7 z 17

8 geologické a hydrogeologické poměry Nepropustné podloží neogenní jíly, mocnost nad 100 m Saturovaná zóna nivní sedimenty (písčité štěrky s příměsí jílů až jílové písky s příměsí štěrků), mocnost 4 8 m Povodňové hlíny, mocnost 0 3m Navážky Subglaciální koryto, mocnost až 60 m Přehloubená koryta, zahloubená do neogenního podloží s četnými subparalelními depresemi Hladina p.v. 3 4 m Směr proudění S Obr: Širší schéma, autor: MEGA (2016) MEGA a.s. 8 z 17

9 m n.m. příklad interpretace stratifikace solanek vrt v centrální části lagun Vrt F-17 vertikální distribuce solanek hustota kg/dm3 navážka zavápněná 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 náplavová hlína písek zajílovaný kontinuální měření měření hustoty odběr vzorku podzemní vody 204,00 202,00 Vertikální charakteristika chemizmu solanky na vrtu F ,00 štěrkopísek miocenní jíl 198,00 196,00 194,00 192,00 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 vodivost ms/cm Příklad gravitační separace rozpuštěných látek V úrovni 197 m n.m. je dosaženo koncentrace odpovídající nasycenému roztoku FeSO 4 MEGA a.s. 9 z 17

10 m n.m. příklad interpretace stratifikace solanek vrt blízko osy visutého údolí mimo laguny Vrt HP-508 verti kální distribuce solanek hustota (kg/dm3) 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 204,00 203,00 202,00 201,00 200,00 199,00 198,00 197,00 196,00 195,00 194,00 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 vodivost (ms/cm) kontinuální měření měření hustoty vzorkování vzorkování Příklad dlouhodobého vlivu dynamických odběrů na porušení fázového rozhraní Fázové rozhraní solanek v úrovni 198,5 m n.m. je narušeno čerpáním při odběrech vzorků, je uměle vytvořena přechodná zóna o mineralizaci cca 10 g/l mezi solankami (33 g/l) a nadložní zvodní (cca 3 g/l). Kalník vrtu je zcela nevhodně konstruován MEGA a.s. 10 z 17

11 příklad interpretace stratifikace solanek příklad falešné anomálie Solanky jsou zachyceny pouze v kalníku vrtu Jejich skutečná mocnost na bázi kolektoru je mnohem nižší MEGA a.s. 11 z 17

12 příklad interpretace stratifikace solanek převýšený profil m n. m. HP-201 S-14 S-13A S-13 S-1A S-1 S-2A S-2 IN-14 IN-12 HP-202 S-3A S-4A S-4 IN-15 S-5 IN-16 HP-203 S-6 S-6A S-7A HP-204 S-7 S-8 S-8A S-9 S-10 HP-205 S-11 S-12 HP Vysvětlivky: výsledky měření hustoty (g/cm 3 ) vzorkování vzorkování koncentrace síranů > 20 g/l koncentarce síranů 20-5 g/l koncentrace síranů < 5 g/l MEGA a.s. 12 z 17

13 distribuce kontaminantů a způsob vzorkování jak se má tohle vzorkovat????!!!!! 1. Vím, co vůbec dělám? Znalost technické dokumentace k HG objektům Záměry hladin a dna u HG objektů Kontinuální proměření ph, Eh, vodivosti a hustoty v celých vertikálních profilech vrtů Vertikální lokalizace hloubek odběru vzhledem k výstroji vrtu a rozhraním fází 2. Vím, proč to dělám? Protože by mě zajímalo, jestli solanek přibývá nebo ubývá A také by bylo dobré vědět, jak se mění úroveň fázového rozhraní A asi by bylo dobré také vědět, jestli se nemění i chemizmus obou fází 3. Vím, jak to dělat? Monitorovací plán musí reagovat na cíl monitoringu Dynamické odběry ve vrtu se dvěma relativně samostatnými fázemi nemají smysl (způsobují promíchání fází a zvýšenou migraci kontaminace) Základem musí být identifikace hloubky zaklesnutí fázového rozhraní Občas zkusit zda se nemění chemizmus MEGA a.s. 13 z 17

14 distribuce kontaminantů a způsob vzorkování a jak se to dělá. Čerpáním dochází k promísení obou fází Výsledný vzorek nereprezentuje skutečný vývoj na lokalitě, ale spíše podmínky odběru vzorků MEGA a.s. 14 z 17

15 shrnutí a závěr Problematika vertikální stratifikace je stále velmi podceňovaným aspektem při průzkumech kontaminovaných lokalit i při provádění nápravných opatření Požadavek dynamických odběrů vzorků je u polutantů těžších než voda kontraproduktivní a nevede k relevantním výsledkům Nelze jednoznačně stanovit, že DNAPLs mají maximum svých koncentrací na bázi kolektoru. V blízkosti ohniska kontaminace jsou vždy nejvyšší koncentrace zachyceny ve svrchní části zvodně Pro sledování mocnějších zvodní (vyšší desítky až stovky metrů) je nutné volit metodiku prostorově orientovaných odběrů, jejímž nezbytným předpokladem je kontinuální měření fyzikálně chemických parametrů podzemních vod Nezbytná nutnost: Podrobná znalost geologie studované oblasti Pravidelné měření fyzikálně chemických vlastností zvodně ve vrtech Úplné chemické rozbory vod Tabulkové vyhodnocení v excelu nestačí, je třeba výsledky interpretovat Propojování všech získaných dat do jednoho kompaktního celku Individuální přístup ke každé lokalitě MEGA a.s. 15 z 17

16 literatura HRABAL J., AMBROŽOVÁ V., KOVÁŘ M., KOVÁŘOVÁ K., (2016): Zajištění technických podkladů nezbytných pro vypracování projektu obnovení těsnící funkce podzemní těsnící stěny na lokalitě Laguny Ostramo a projektu sanace saturované zóny. Mega a.s., Stráž Pod Ralskem. MACHÁČ J., (2007): Studijní materiály - Měření koncentrace roztoků pomocí elektrické vodivosti. [online], citováno , dostupné z: MAPY.CZ, (2017): Mapové podklady. [online], citováno , dostupné z: 90&3dr=1&source=muni&id=4730 TYLČER J., VALÍČEK S., CRON M., et al. (1999): Analýza rizik a ekologické zátěže skládky odpadů s.p. Diamo (tzv. Laguny Ostramo). MS AQ-test, spol. s r.o., Ostrava. MEGA a.s. 16 z 17

17 DĚKUJI ZA POZORNOST Mgr. Vendula Ambrožová MEGA a.s. EPS biotechnology, s.r.o. 17 of 18