MIGRACJA ZANIECZYSZCZEŃ Z PODZIEMNYCH SKŁADOWISK ODPADÓW

Zanieczyszczenia

to substancje, które

przez swoją obecność w środowisku lub
odpowiednio wysoką koncentrację mogą
wywoływać zagrożenia ekologiczne, w
szczególności są to substancje niebezpieczne
dla organizmów żywych.

Procesy fizykochemiczne

hamujące rozprzestrzenianie się

zanieczyszczeń w

górotworze

• Sorpcja,
• Wymiana jonowa,
• Procesy rozpadu i rozkładu,
• Reakcje rozpuszczania i strącania.

Sorpcja

Zjawisko

sorpcji

polega na przejmowaniu

przez skały górotworu przepływających wraz z
wodą zanieczyszczeń (

adsorpcja

) lub na

przechodzeniu substancji ze skał do przepływającej
wody (

desorpcja

•   Zjawiska sorpcji zachodzą zgodnie z prawem
zachowania masy.
•   Sumaryczna masa zanieczyszczenia w
rozpatrywanej masie ośrodka skalnego jest stała,
•   Ilość substancji, która może być związana
fizycznie lub chemicznie przez ośrodek skalny w
głównej mierze zależy od powierzchni właściwej
skały.
•   Największe ilości zanieczyszczeń mogą zostać
pochłonięte w drobnoziarnistych utworach sypkich,
jak iły i gliny.

Adsorpcja

ma charakter odwracalny, tzn.

zanieczyszczenia zatrzymywane na powierzchni
szkieletu skalnego mogą ponownie powrócić do
roztworu wodnego.

•   Zjawisko takie może wystąpić w momencie
spadku stężenia danego zanieczyszczenia w
wodzie podziemnej.
•   Procesy adsorpcji w środowisku wód
podziemnych przebiegają na tyle szybko w
porównaniu z transportem związanym z
przepływem wody, że najczęściej proces ten
przyjmuje się jako natychmiastowy.

Model Freundlicha

Najczęściej przytaczanym opisem zjawiska
sorpcji jest

model Freundlicha:



- masa sorbatu zaadsorbowanego na
powierzchni
sorbentu (szkieletu skalnego) [g],

gdzie:

- masa szkieletu
skalnego [g],

- stała równowagi
[dm

/mg],

- stężęnie zanieczyszczenia w wodzie
[mg/dm

- współczynnik
[-].

Wartości K

i n

są zależne od rodzaju

zanieczyszczeń i rodzaju skał.

Model Freundlicha

zakłada, że:

-   Szkielet skalny ma nieograniczoną pojemność
sorpcyjną,
-   Stężenia zanieczyszczenia (sorbatu) może być
dowolne,
-   Występuje równowaga między sorbatem i
sorbentem,
-   Zjawiska sorpcji mają charakter
natychmiastowy.

Założenia takie są słuszne jedynie w przypadku
niskich stężeń zanieczyszczenia, występujących w
niedługim czasie, ponieważ każdy sorbent
(szkielet skalny) posiada ograniczoną
powierzchnię i może zaadsorbować określoną
maksymalną ilość sorbatu (zanieczyszczenia).

Wymiana jonowa

jest procesem

zachodzącym w przypowierzchniowej warstwie
szkieletu skalnego.

Wymiana jonowa

polega na

zastępowaniu jednego rodzaju jonów
znajdujących się na powierzchni szkieletu
skalnego na inny jon znajdujący się w
roztworze wodnym.

• Wymianie jonowej podlegają kationy dwóch
substancji.
• Kationy wyparte ze szkieletu skalnego
przechodzą do roztworu wodnego.

Procesy rozpadu i rozkładu

powodują

zmniejszenie masy określonej substancji w
określonej objętości ośrodka skalnego.
W wyniku procesów rozpadu i rozkładu
powstają inne substancje będące produktami
rozpadu.
Przykładem takich substancji są pierwiastki
radioaktywne podlegające nieodwracalnemu
rozpadowi.

Reakcje rozpuszczania i

strącania

Reakcje rozpuszczania

mogą wystąpić

jako rezultat naruszenia pierwotnego stanu
równowagi stężenia danej substancji w
roztworze wodnym.
W wyniku tego niektóre sole zawarte w
szkielecie skalnym mogą ulec rozpuszczeniu.

Strącanie i powstawanie osadów

może

pojawić się, gdy wystąpi przesycenie roztworu
lub zajdą reakcje chemiczne pomiędzy
poszczególnymi składnikami roztworu wodnego,
w wyniku czego mogą powstać związki
nierozpuszczalne.

Prowadzenie monitoringu

podziemnego składowania

odpadów

• Monitoring podziemnych składowisk powinien być prowadzony

zarówno w trakcie trwania składowania, jak i po jego zakończeniu,

• Ważne jest przeprowadzenie monitoringu w okresie

poprzedzającym składowanie, aby umożliwić w przyszłości

właściwą interpretację wyników monitoringu,

• Monitorowanie podziemnych składowisk w czasie trwania procesu

składowania musi być prowadzone zarówno w rejonie składowiska,

jak i w innych istotnych ze względów bezpieczeństwa

ekologicznego miejscach,

• Monitoring składowiska po zakończeniu procesu składowania

obejmuje głównie skład chemiczny oraz temperaturę wód

ujmowanych w nie zlikwidowanych jeszcze wyrobiskach oraz wód

pobieranych z otworów wiertniczych stanowiących punkty

pomiarowe.

Powody prowadzenia monitoringu

podziemnego składowania odpadów

Prowadzenie monitoringu podziemnego
składowania odpadów powinno:
•  Zapewnić bezpieczeństwo załodze prowadzącej
składowanie;
•  Zminimalizować negatywne wpływy procesu
składowania odpadów na środowisko;
•  Sprawdzić racjonalność stosowanego sposobu i
lokalizacji składowania odpadów.

Monitorowanie podziemnych

składowisk w czasie trwania procesu

składowania powinno obejmować:

• Ilość i rodzaj składowanych odpadów;
• Przebieg technologii składowania,
• Odstępstwa od wymogów przyjętej technologii i

techniki składowania,

• Ilość i jakość wód mogących oddziaływać na

bryłę składowiska,

• Ilość i jakość wód, które miały kontakt ze

składowiskiem,

• Deformacje górotworu wokół składowiska i

pomiar oddziaływania ich na odpady,

• Temperaturę, wilgotność i skład powietrza w

rejonie prowadzenia składowania.

Rodzaje zanieczyszczeń w

wodach podziemnych

• Substancje rozpuszczone w wodzie,
• Substancje zawieszone (zawiesiny substancji

stałych),

• Emulsje (ciecze nierozpuszczalne w wodzie).

Dyfuzja

Przy braku przepływu, w wodzie stojącej,
zanieczyszczenia przemieszczają się na drodze
dyfuzji molekularnej, która jest zjawiskiem natury
fizykochemicznej.
Proces ten opisany jest I prawem Ficka:







gdzie:

- strumień dyfuzyjny [gs

-1

-2

- współczynnik dyfuzji molekularnej w
wodzie [m

-1

] ,

- stężenie zanieczyszczenia w wodzie
[mg/dm

] ,

C 

gdzie:
                 m – masa substancji
rozpuszczonej w wodzie [g],       V

objętość wody [m

]m,

W przypadku gdy zjawisko dyfuzji zachodzi w
wodzie podziemnej, wypełniającej pory skalne,
proces dyfuzji utrudniony jest przez krętość
połączeń międzyporowych.
Prawo Ficka na ośrodki porowate, uwzględniające
ilość wody w porach  i współczynnika krętości

porów wówczas ma postać:











Adwekcja

W przypadku przepływu wody zanieczyszczonej
przenoszone jest poprzez adwekcję, czyli
unoszenie zanieczyszczeń stałych, emulsji lub
rozpuszczonych w wodzie przez migrujący
strumień w ośrodku porowatym.
Strumień zanieczyszczeń transportowanych na
drodze adwekcji opisuje się następującym
równaniem:







gdzie:
 - objętościowa wilgotność,

u – rzeczywista prędkość przepływu wody [m/s],

C - stężenie zanieczyszczenia w wodzie

[mg/dm

] ,

Dyspersja mechaniczna

Zjawisko dyspersji mechanicznej polega na tym,
że w czasie przepływu wody obłok
zanieczyszczeń ulega rozmywaniu, zwiększając
swoją objętość, jednocześnie zmniejszając
stężenia zanieczyszczenia. Zjawisko to może się
nasilać w zależności od wielkości i geometrii
systemu kanalików porowych, którymi
przepływa woda. Proces
dyspersji mechanicznej opisuje się II prawem
Ficka, które ma postać:









gdzie: D

– współczynnik dyspersji mechanicznej [m

/s] ,





gdzie:  - stała dyspersji [m] ,

DYSPERSJA MECHANICZNA

DYSPERSJA PODŁUŻNA

wzdłuż kierunku przepływu wody

DYSPERSJA POPRZECZNA

w pozostałych kierunkach

Podział dyspersji mechanicznej

Podział dyspersji

hydrodynamicznej

• Mikrodyspersja –

wywołana jest zmienna

prędkością poszczególnych strumieni wody
przepływającej przez pory górotworu oraz
różnymi drogami, jakimi one przepływają;

• Makrodyspersja –

wywołana jest

niejednorodnością górotworu, np. warstwową
budową ośrodka wodonośnego lub istnieniem
spękań, przez które woda przepływa dużo
szybciej niż przez pory skał.

Document Outline