Bioremediace půd a podzemních vod Jde o postupy (mikro)biologické dekontaminace půd a podzemních vod Jsou používány tam, kde nepostačuje přirozená atenuace: - polutanty jsou biologicky či jinak špatně rozložitelné - v daném prostředí nejsou přítomny degradační mikroorganismy - toxické koncentrace polutantů - chybí některá podmínka pro mikrobiální rozklad (kometabolit, kyslík, N, P ) Mohou být odstraňovány: - ropné látky a ropné produkty - BTEX a jiné fenolické sloučeniny - PAH - některé pesticidy - některé chlorované látky (např. dichloroethan, TCE, VC) - další Bioremediace nemají smysl: - při extrémně vysokých (toxických) koncentracích polutantů - při současné kontaminaci těžkými kovy - při vysokém zasolení
Bioremediace půd a podzemních vod Biostimulace: podpora přirozené mikroflory znečištěné lokality Obvykle: - zabezpečení vhodných fysiolog. podmínek ph, teplota, vlhkost - přívod kyslíku nebo jiných akceptorů elektronů - přídavek minerálních živin - jen ojediněle přídavek detergentů - jen ojediněle zabezpečení přídavku dalších organických látek Bioaugmentace: aplikace degradačních mikroorganismů Lokalizace bioremediací: Bioremediace ex situ (včetně bioremediace on site) Bioremediace in situ
Bioremediace půd a podzemních vod Výhody aplikací bioremediace ex situ a in situ: in situ: - levnější - menší dopady na území a krajinu - u podzem. vod lze odstranit i polutanty sorbované na geol. podloží - u půd lze provést i pro velké objemy a netěžitelné plochy ex situ: - lze nastavit téměř optimální podmínky - lze dosáhnout lepšího účinku než u metod in situ - u podzem. vod lze zabránit dalšímu šíření rozpustných polutantů - u půd lze dosáhnout lepšího odstranění sorbovaných polutantů - u půd lze dosáhnout odstranění polutantů i z jílovitých půd
Bioremediace podzemních vod Při volbě in situ ex situ metod jsou v potaz brány tyto faktory: - koncentrace a zdroj polutantních látek, jejich toxicita - rozpustnost znečišťujících látek a jejich těkavost - transport v geologickém podloží, schopnost adsorpce - chemické i mikrobiální složení podzemní vody, její fyzikální parametry - hydrogeologické poměry v zasaženém místě - složení a charakter půdy v místě kontaminace - podrobné znalosti o biodegradabilitě přítomných znečišťujících látek - znalost schopnosti přítomné mikroflory degradovat dané polutanty - možnosti detekce a monitorování polutantů v místě
Bioremediace podzemních vod in situ Vrtem nebo soustavou vrtů jsou do podz. vod dávkovány potřebné složky. Tyto složky závisí při bioremediaci in situ na biochemické podstatě mikrobiální degradace: 1. Polutanty jsou pro mikroorganismy zdrojem uhlíku a energie 2. Polutanty jsou pro mikroorganismy zdrojem dusíku (či jiného prvku) 3. Polutanty jsou pro mikroorganismy akceptory elektronů při AN.R. 4. Polutanty jsou rozkládány kometabolicky
Bioremediace podzemních vod in situ Pokud jsou polutantní látky zdrojem uhlíku a energie (např. RL, BTEX, PAH, vinylchlorid aj.): - vhodné fysiolog. podmínky ph - přívod kyslíku nebo jiných akceptorů elektronů - přídavek minerálních živin: N, P, ojediněle další - přídavek detergentů nebo alkoholů - (přídavek namnožené kultury) Pokud jsou polutantní látky zdrojem dusíku (atrazin aj.): - bez přídavku N!!! - specifická kultura - případně přídavek uhlíkatého substrátu
Bioremediace podzemních vod in situ Pokud jsou polutantní látky akceptory elektronů při anaerobní respiraci (polychlorované l., PCE, TCE, HCB, TCM aj.): - existence tzv. dehalogenačních bakterií (halorespirace) - přídavek organického substrátu! Pokud jsou polutantní látky rozkládány kometabolicky - vhodné fysiolog. podmínky ph - přívod kyslíku - přídavek minerálních živin: N, P i další - přídavek namnožené kultury a induktoru
Bioremediace podzemních vod ex situ Bioremediace ex situ zahrnují - vyčerpávání kontaminované podzemní vody (extrakční vrty) - její aerobní či anaerobní dekontaminaci v bioreaktoru - případné navrácení do ložiska (injekční vrty) Postupy jsou proto označovány jako pump and treat V bioreaktorech jsou pak prováděny mikrobiální degradace či transformace dle stejných principů jako při in situ metodách: 1. Polutanty jsou pro mikroorganismy zdrojem uhlíku a energie 2. Polutanty jsou pro mikroorganismy zdrojem dusíku (či jiného prvku) 3. Polutanty jsou pro mikroorganismy akceptory elektronů při anaer.resp. 4. Polutanty jsou rozkládány kometabolicky Kromě pump and treat metod existují ještě metody zvané biostripping.
Bioremediace půd in situ Půdní matrice: - výrazná sorpce polutantů na půdní částice - heterogenita půdního prostředí - špatný transport v jílovitých půdách - biochemická podstata: využívání polutantů jako zdrojů uhlíku a energie, jen ojediněle jako zdroje dusíku nebo jiného prvku. - bioaugmentace: in situ komplikovaná Základní in situ metodou je proto BIOVENTING
Bioremediace půd ex situ 1. Půdní hromady (landfarming) 2. Provzdušňované půdní hromady 3. Kompostování 4. Bioremediace v reaktorech 5. Bioremediace v kalové fázi ( slurry )
Bioremediace půd ex situ Půdní hromady: Provzdušňované půdní hromady:
Bioremediace půd ex situ Kompostování: Smíchání vytěžené zeminy se slámou, kompostem, pilinami, + přídavek N, P, případně detergentů
Bioremediace půd ex situ Bioremediace v reaktorech Vhodné pro malé objemy půd, reaktory míchačkového typu. Výrazné urychlení procesu biodegradace.
Bioremediace půd kombinace in situ a ex situ PUMP AND TREAT Injekční vrt Zasakovací bazén Čerpací vrt Tok podzemní vody