Miljösanering - Environmental remediation

Muddring av förorenat sediment i New Bedford Harbour, Massachusetts. Hamnen är förorenad med PCB .

Miljösanering handlar om avlägsnande av föroreningar eller föroreningar från miljömedia som jord , grundvatten , sediment eller ytvatten . Korrigerande åtgärder är i allmänhet föremål för en rad myndighetskrav, och kan också baseras på bedömningar av människors hälsa och ekologiska risker där inga rättsliga normer finns, eller där standarderna är rådgivande.

Saneringsstandarder

I USA är den mest omfattande uppsättningen preliminära saneringsmål (PRG) från miljöskyddsbyrån (EPA) region 9. En uppsättning standarder som används i Europa finns och kallas ofta nederländska standarder . Den Europeiska unionen (EU) snabbt på väg mot Europa-standarder, även om de flesta av de industrialiserade nationerna i Europa har sina egna normer för närvarande. I Kanada fastställs de flesta standarder för avhjälpning av provinserna individuellt, men kanadensiska ministerrådet för miljö ger vägledning på federal nivå i form av de kanadensiska miljökvalitetsriktlinjerna och Canada-Wide Standards | Canada-Wide Standard för Petroleumkolväten i jord .

Platsbedömning

När en plats misstänks vara förorenad finns det ett behov av att bedöma kontaminationen. Ofta bedömningen börjar med beredning av en fas I Environmental Site Assessment . Den historiska användning av webbplatsen och det material som används och produceras på plats guidar bedömningen strategi och typ av provtagning och kemisk analys göras. Ofta är närliggande platser som ägs av samma företag eller som finns i närheten och har återvinns, jämnats eller fyllts också förorenade även om den aktuella markanvändningen verkar oskyldig. Till exempel kan en bilparkering ha nivellerats genom att använda förorenat avfall i fyllningen . Det är också viktigt att överväga förorening utanför anläggningen av närliggande platser ofta genom decennier av utsläpp till mark , grundvatten och luft. Takdamm, matjord , yt- och grundvatten från närliggande fastigheter bör också testas, både före och efter eventuell sanering. Detta är ett kontroversiellt steg som:

  1. Ingen vill behöva betala för saneringen av webbplatsen;
  2. Om fastigheter i närheten visar sig vara förorenade kan det behöva noteras på deras fastighetstitel , vilket kan påverka värdet.
  3. Ingen vill betala för bedömningskostnaden.

Ofta skyddas företag som gör frivilliga tester av sina webbplatser från rapporter till miljöbyråer som blir offentliga enligt informationsfrihetslagen , men en "informationsfrihet" -utredning kommer ofta att producera andra dokument som inte är skyddade eller kommer att ge referenser till rapporterna.

Finansiering av sanering

I USA har det funnits en mekanism för att beskatta förorenande industrier att bilda en Superfund att sanera givna platser, eller att processa för att tvinga företag att sanera sina förorenade områden. Andra länder har andra mekanismer och vanligtvis omvandlas webbplatser till "högre" användningsområden, till exempel bostäder med hög densitet, för att ge marken ett högre värde så att efter avdrag för saneringskostnader finns det fortfarande ett incitament för en utvecklare att köpa marken, städa upp den , bygga om det och sälj det vidare, ofta som lägenheter (bostäder).

Kartläggning av sanering

Det finns flera verktyg för att kartlägga dessa webbplatser och som gör att användaren kan se ytterligare information. Ett sådant verktyg är TOXMAP , ett geografiskt informationssystem (GIS) från Division of Specialized Information Services i United States National Library of Medicine (NLM) som använder kartor över USA för att hjälpa användare att visuellt utforska data från USA: s miljöskydd Byråns (EPA) program för Superfund och Toxics Release Inventory .

Teknik

Saneringsteknik är många och varierande men kan i allmänhet kategoriseras i ex-situ och in-situ-metoder. Ex-situ-metoder innebär utgrävning av drabbade jordar och efterföljande behandling vid ytan samt extraktion av förorenat grundvatten och behandling vid ytan. Metoder på plats försöker behandla föroreningarna utan att ta bort marken eller grundvattnet. Olika tekniker har utvecklats för sanering av oljekontaminerad mark/sediment.

Traditionella saneringsmetoder består av markgrävning och deponering till deponi och grundvatten "pumpa och behandla". In situ-tekniker innefattar, men är inte begränsade till: stelning och stabilisering , jord ångextraktion , permeabla reaktiva barriärer, övervakas naturlig dämpning, bioremediering - fytoremediering , kemisk oxidation, ånga förbättrad extraktion och in situ termisk desorption och har använts i stor utsträckning i den USA.

Termisk desorption

Termisk desorption är en teknik för markrensning. Under processen förångar en desorberare föroreningarna (t.ex. olja, kvicksilver eller kolväte) för att separera dem från särskilt jord eller slam. Därefter kan föroreningarna antingen samlas in eller förstöras i ett avgasreningssystem.

Grävning eller muddring

Grävningsprocesser kan vara så enkla som att transportera den förorenade jorden till en reglerad deponi , men kan också innebära luftning av det utgrävda materialet vid flyktiga organiska föreningar (VOC) . De senaste framstegen inom bioaugmentering och biostimulering av det utgrävda materialet har också visat sig kunna åtgärda halvflyktiga organiska föreningar (SVOC) på plats. Om föroreningarna påverkar en flod eller vikbotten, kan mudring av vikslam eller andra siltiga leror som innehåller föroreningar (inklusive avloppsslam med skadliga mikroorganismer ) utföras. Nyligen har ExSitu kemisk oxidation också använts för att sanera förorenad mark. Denna process innefattar utgrävning av det förorenade området till stora bergområden där de behandlas med kemiska oxidationsmetoder.

Surfaktant förbättrad akviferrensning (SEAR)

Även känd som solubilisering och återhämtning, ytaktivt förstärkt akviferen saneringsprocessen innebär injektion av kolväte-minskningsmedel eller specialitet tensider in i ytan för att förbättra desorption och utvinning av bunden upp annars motsträviga icke vattenhaltig fas vätska (NAPL).

I geologiska formationer som möjliggör leverans av kolvätebegränsande medel eller specialtensider, ger detta tillvägagångssätt en kostnadseffektiv och permanent lösning på platser som tidigare inte lyckats med andra korrigerande metoder. Denna teknik är också framgångsrik när den används som det första steget i en mångfacetterad korrigerande metod som använder SEAR och sedan in situ-oxidation, bioremedieringsförbättring eller jordångautvinning (SVE).

Pumpa och behandla

Pumpa och behandla innebär att pumpa ut förorenat grundvatten med hjälp av en nedsänkbar eller vakuumpump , och låta det extraherade grundvattnet renas genom att långsamt gå igenom en serie kärl som innehåller material avsedda att adsorbera föroreningarna från grundvattnet. För petroleumförorenade platser är detta material vanligtvis aktivt kol i granulär form. Kemiska reagenser som flockningsmedel följt av sandfilter kan också användas för att minska föroreningen av grundvatten. Luftavdrivning är en metod som kan vara effektiv för flyktiga föroreningar som BTEX -föreningar som finns i bensin.

För de flesta biologiskt nedbrytbara material som BTEX , MTBE och de flesta kolväten kan bioreaktorer användas för att rengöra det förorenade vattnet till icke-detekterbara nivåer. Med bioreaktorer med fluidiserad bädd är det möjligt att uppnå mycket låga utsläppskoncentrationer som uppfyller eller överträffar utsläppskraven för de flesta föroreningar.

Beroende på geologi och jordtyp kan pump och behandling vara en bra metod för att snabbt minska höga koncentrationer av föroreningar. Det är svårare att nå tillräckligt låga koncentrationer för att uppfylla saneringsstandarder på grund av jämvikten mellan absorptions- / desorptionsprocesser i jorden. Dock är pump och behandling vanligtvis inte den bästa formen av sanering. Det är dyrt att behandla grundvattnet, och vanligtvis är det en mycket långsam process att rengöra en utsläpp med pump och behandling. Den är bäst lämpad för att styra den hydrauliska lutningen och förhindra att en släppning sprids vidare. Bättre alternativ för in-situ-behandling inkluderar ofta luftspolning/markånga-extraktion (AS/SVE) eller tvåfas-extraktion/flerfas-extraktion (DPE/MPE). Andra metoder inkluderar att försöka öka det upplösta syreinnehållet i grundvattnet för att stödja mikrobiell nedbrytning av föreningen (särskilt petroleum) genom direkt injektion av syre i under ytan, eller direkt injektion av en uppslamning som långsamt frigör syre över tiden (vanligtvis magnesiumperoxid eller kalciumoxi-hydroxid).

Stelning och stabilisering

Stabiliserings- och stabiliseringsarbetet har en relativt god meritlista men också en rad allvarliga brister relaterade till hållbarhet av lösningar och potentiella långsiktiga effekter. Utöver CO 2 utsläpp på grund av användningen av cement blir också ett stort hinder för dess omfattande användning i stel / stabiliseringsprojekt.

Stabilisering/stelning (S/S) är en sanerings- och behandlingsteknik som bygger på reaktionen mellan ett bindemedel och jord för att stoppa/förhindra eller minska föroreningarnas rörlighet.

  • Stabilisering innebär tillsats av reagenser till ett förorenat material (t.ex. jord eller slam) för att producera mer kemiskt stabila beståndsdelar; och
  • Stelning innebär tillsats av reagenser till ett förorenat material för att ge fysisk/dimensionell stabilitet för att innehålla föroreningar i en fast produkt och minska åtkomsten av externa medel (t.ex. luft, nederbörd).

Conventional S/S är en etablerad saneringsteknik för förorenad jord och behandlingsteknik för farligt avfall i många länder i världen. Användningen av S/S -teknik har dock varit relativt blygsam och ett antal hinder har identifierats, inklusive:

  • den relativt låga kostnaden och den omfattande användningen av avfallshantering för deponi;
  • bristen på auktoritativ teknisk vägledning om S/S;
  • osäkerhet om hållbarheten och hastigheten för förorening av utsläpp från S/S-behandlat material;
  • erfarenheter av tidigare dålig praxis vid tillämpning av cementstabiliseringsprocesser som används vid avfallshantering på 1980- och 1990 -talen (ENDS, 1992); och
  • återstående ansvar i samband med immobiliserade föroreningar kvar på plats, snarare än att de avlägsnas eller förstörs.

Oxidation på plats

Ny in situ -oxidationsteknik har blivit populär för sanering av ett brett spektrum av jord- och grundvattenföroreningar. Åtgärd genom kemisk oxidation innebär injektion av starka oxidanter som väteperoxid , ozongas , kaliumpermanganat eller persulfater.

Syregas eller omgivande luft kan också injiceras för att främja tillväxt av aeroba bakterier som påskyndar naturlig dämpning av organiska föroreningar. En nackdel med detta tillvägagångssätt är möjligheten att minska den naturliga dämpningen av anaerob kontaminantförstöring där befintliga förhållanden förbättrar anaeroba bakterier som normalt lever i jorden föredrar en reducerande miljö . I allmänhet är dock aerob aktivitet mycket snabbare än anaerob och den totala förstörelsen är vanligtvis större när aerob aktivitet framgångsrikt kan främjas.

Insprutning av gaser i grundvattnet kan också orsaka att kontaminering sprids snabbare än normalt beroende på platsens hydrogeologi . I dessa fall kan injektioner som nedgraderar grundvattenflödet ge tillräcklig mikrobiell förstörelse av föroreningar före exponering för ytvatten eller dricksvattenförsörjningsbrunnar.

Migration av metallföroreningar måste också övervägas när man ändrar potentialen för oxidationsreducering under ytan. Vissa metaller är mer lösliga i oxiderande miljöer medan andra är mer rörliga i reducerande miljöer.

Extraktion av markånga

Markånga -extraktion (SVE) är en effektiv saneringsteknik för mark. "Multi Phase Extraction" (MPE) är också en effektiv saneringsteknik när mark och grundvatten ska åtgärdas av en slump. SVE och MPE använder olika tekniker för att behandla avgaser flyktiga organiska föreningar (VOC) som genereras efter vakuumavlägsnande av luft och ångor (och VOC) från under ytan och inkluderar granulärt aktivt kol (vanligast använt historiskt), termiskt och/eller katalytiskt oxidation och ångkondens. I allmänhet används kol för låga (under 500 ppmV) VOC -koncentrationsångor, oxidation används för måttliga (upp till 4000 ppmV) VOC -koncentrationsströmmar och ångkondensation används för höga (över 4000 ppmV) VOC -koncentrationsångor. Nedan följer en kort sammanfattning av varje teknik.

  1. Granulärt aktivt kol (GAC) används som filter för luft eller vatten. Vanligtvis används för att filtrera kranvatten i hushållstvättar. GAC är ett mycket poröst adsorberande material, producerat genom uppvärmning av organiskt material, såsom kol, trä och kokosskal, i frånvaro av luft, som sedan krossas till granulat. Aktivt kol är positivt laddat och kan därför avlägsna negativa joner från vattnet, såsom organiska joner, ozon, klor, fluorider och upplösta organiska lösta ämnen genom adsorption på det aktiva kolet. Det aktiva kolet måste bytas regelbundet eftersom det kan bli mättat och inte kunna adsorbera (dvs minskad absorptionseffektivitet vid laddning). Aktivt kol är inte effektivt för att avlägsna tungmetaller.
  2. Termisk oxidation (eller förbränning ) kan också vara en effektiv saneringsteknik. Detta tillvägagångssätt är något kontroversiellt på grund av riskerna för dioxiner som släpps ut i atmosfären genom avgaserna eller avloppsgas. Kontrollerad förbränning vid hög temperatur med filtrering av avgaser bör dock inte utgöra några risker. Två olika tekniker kan användas för att oxidera föroreningarna i en extraherad ångström. Valet av antingen termisk eller katalytisk beror på typen och koncentrationen i delar per miljon per volym beståndsdel i ångströmmen. Termisk oxidation är mer användbar för högre koncentrationer (~ 4000 ppmV) påverkande ångström (som kräver mindre naturgasanvändning ) än katalytisk oxidation vid ~ 2000 ppmV.
  • Termisk oxidation som använder ett system som fungerar som en ugn och håller temperaturer från 1350 till 1500 ° F (730 till 820 ° C).
  • Katalytisk oxidation som använder en katalysator på en bärare för att underlätta oxidation vid lägre temperatur. Detta system håller vanligtvis temperaturer från 600 till 800 ° F (316 till 427 ° C).
  1. Ångkondensation är den mest effektiva avgasreningstekniken för höga (över 4 000 ppmV) VOC-koncentrationer. Processen innefattar att kyogen ångströmmen kyls ned till under 40 grader C så att VOC kondenseras ut ur ångströmmen och till vätskeform där den samlas i stålbehållare. VOC: s vätskeform kallas täta icke-vattenfasvätskor (DNAPL) när vätskans källa huvudsakligen består av lösningsmedel eller lätta icke-vattenfasvätskor (LNAPL) när vätskans källa huvudsakligen består av petroleum eller bränsleprodukter. Denna återvunna kemikalie kan sedan återanvändas eller återvinnas på ett mer miljömässigt hållbart eller grönt sätt än alternativen som beskrivs ovan. Denna teknik är också känd som kryogen kylning och komprimering ( C3-teknik ).

Nanoremediering

Att använda reaktiva medel i nanostorlek för att bryta ned eller immobilisera föroreningar kallas nanoremediering . I nanoremediering i mark eller grundvatten bringas nanopartiklar i kontakt med föroreningen genom antingen in situ- injektion eller genom en pump-och-behandlingsprocess. Nanomaterialen bryter sedan ned organiska föroreningar genom redoxreaktioner eller adsorberar till och immobiliserar metaller som bly eller arsenik . I kommersiella miljöer har denna teknik övervägande tillämpats på grundvattenrening , med forskning om behandling av avloppsvatten . Forskning undersöker också hur nanopartiklar kan appliceras på sanering av mark och gaser.

Nanomaterial är mycket reaktiva på grund av deras höga ytarea per massenhet, och på grund av denna reaktivitet kan nanomaterial reagera med målföroreningar snabbare än större partiklar. De flesta fältapplikationer för nanoremediering har använt nano -nollvalent järn (nZVI), som kan emulgeras eller blandas med en annan metall för att förbättra dispersionen.

Att nanopartiklar är mycket reaktiva kan innebära att de snabbt klumpar ihop sig eller reagerar med jordpartiklar eller annat material i miljön, vilket begränsar deras spridning till målföroreningar. Några av de viktiga utmaningarna som för närvarande begränsar nanoremedieringsteknik inkluderar att identifiera beläggningar eller andra formuleringar som ökar spridningen av nanopartikelmedlen för att bättre nå målföroreningar samtidigt som den begränsar eventuell toxicitet för biomedierande medel, vilda djur eller människor.

Bioremediering

Bioremediering är en process som behandlar ett förorenat område antingen genom att ändra miljöförhållanden för att stimulera tillväxt av mikroorganismer eller genom naturlig mikroorganismaktivitet, vilket resulterar i nedbrytning av målföroreningarna. Breda kategorier av bioremediering inkluderar biostimulering , bioaugmentering och naturlig återhämtning ( naturlig dämpning ). Bioremediering sker antingen på den förorenade platsen (in situ) eller efter avlägsnande av förorenade jordar på en annan mer kontrollerad plats (ex situ).

Tidigare har det varit svårt att vända sig till bioremediering som en implementerad politisk lösning, eftersom brist på tillräcklig produktion av avhjälpande mikrober ledde till små möjligheter till implementering. De som tillverkar mikrober för bioremediering måste godkännas av EPA; EPA har emellertid traditionellt varit mer försiktig med negativa externa effekter som kan uppstå från introduktionen av dessa arter. En av deras farhågor är att de giftiga kemikalierna skulle leda till mikrobens nedbrytning av genet, som sedan skulle överföras till andra skadliga bakterier, vilket skapar fler problem, om patogenerna utvecklar förmågan att mata från föroreningar.

Kollapsande luftmikrobubblor

Rengöring av oljeförorenade sediment med självkollapsande luftmikrobubblor har nyligen undersökts som en kemikaliefri teknik. Luftmikrobubblor som genereras i vatten utan tillsats av ytaktivt ämne kan användas för att rengöra oljeförorenade sediment. Denna teknik lovar användningen av kemikalier (främst ytaktiva ämnen) för traditionell tvättning av oljeförorenade sediment.

Gemenskapsrådgivning och information

Som förberedelse för någon betydande åtgärd bör det finnas omfattande samhällskonsultation. Förespråkaren bör både presentera information för och söka information från samhället. Förespråkaren behöver lära sig om "känsliga" (framtida) användningsområden som barnomsorg, skolor, sjukhus och lekplatser samt information om samhällets oro och intressen. Samrådet bör vara öppet, i grupp så att varje medlem i samhället informeras om frågor som de kanske inte har tänkt individuellt. En oberoende ordförande som är acceptabel för både förespråkaren och samhället bör anlitas (på förespråkarens bekostnad om en avgift krävs). Protokoll från möten inklusive frågor som ställts och svaren på dem och kopior av presentationer från förespråkaren bör finnas tillgängligt både på internet och på ett lokalt bibliotek (till och med ett skolbibliotek) eller ett samhällscentrum.

Inkrementell hälsorisk

Inkrementell hälsorisk är den ökade risken som en receptor (normalt en människa som bor i närheten) kommer att möta (avsaknaden av) ett saneringsprojekt. Användningen av inkrementell hälsorisk är baserad på cancerframkallande och andra (t.ex. mutagena , teratogena ) effekter och innebär ofta värdebedömningar om den acceptabla beräknade ökningen av cancer . I vissa jurisdiktioner är detta 1 av 1 000 000 men i andra jurisdiktioner är den acceptabla beräknade ökningen 1 till 100 000. En relativt liten inkrementell hälsorisk från ett enda projekt är inte mycket bekvämt om området redan har en relativt hög hälsorisk från andra verksamheter som förbränningsugnar eller andra utsläpp, eller om andra projekt finns samtidigt som orsakar en större kumulativ risk eller en oacceptabelt hög totalrisk. En analogi som ofta används av avhjälpare är att jämföra risken för sanering av närboende med risken för dödsfall genom bilolyckor eller tobaksrökning .

Utsläppsstandarder

Standarder fastställs för halter av damm, buller, lukt, utsläpp till luft och grundvatten och utsläpp till avlopp eller vattenvägar för alla kemikalier som oroar eller kemikalier som sannolikt kommer att produceras under saneringen genom behandling av föroreningarna. Dessa jämförs mot både naturliga bakgrundsnivåer i området och standarder för områden som zoniseras som närområden är zonerade och mot standarder som används vid andra senaste saneringar. Bara för att utsläppet härrör från ett industriområde med zonindelning betyder det inte att i ett närliggande bostadsområde bör det tillåtas överskridanden av lämpliga bostadsstandarder.

Övervakning av efterlevnaden av varje standard är avgörande för att säkerställa att överskridanden upptäcks och rapporteras både till myndigheter och lokalsamhället.

Verkställighet är nödvändigt att säkerställa att fortsatt eller betydande överträdelser resulterar i böter eller till och med en fängelse straff för förorenaren.

Påföljder måste vara betydande eftersom böter annars behandlas som en normal kostnad för att göra affärer. Efterlevnaden måste vara billigare än att ha kontinuerliga överträdelser.

Transport- och nödsäkerhetsbedömning

Bedömning bör göras av verksamhetsrisker, transport av förorenat material, bortskaffande av avfall som kan vara förorenat, inklusive arbetarkläder, och en formell beredskapsplan bör utarbetas. Varje arbetare och besökare som kommer in på webbplatsen bör ha en säkerhetsinduktion anpassad till sitt engagemang med webbplatsen.

Effekter av finansiering sanering

Omzonningen motverkas ofta av lokala samhällen och lokala myndigheter på grund av de negativa effekterna på den lokala bekvämligheten av saneringen och den nya utvecklingen. De viktigaste effekterna vid sanering är buller, damm, lukt och inkrementell hälsorisk. Sedan är det buller, damm och trafik från utvecklingen. Sedan är det påverkan på lokal trafik, skolor, spelplaner och andra offentliga faciliteter av den ofta kraftigt ökade lokalbefolkningen.

Exempel på större saneringsprojekt

Homebush Bay, New South Wales, Australien

Sanering av bekämpningsmedelsanläggning på Homebush Bay

Dioxiner från Union Carbide används vid framställning av nu förbjudna bekämpningsmedel 2,4,5-Triklorfenoxiättiksyra och avfettningsmedel Agent Orange förorenade Homebush Bay . Saneringen slutfördes 2010, men fiske kommer att fortsätta vara förbjudet i årtionden.

Bakar, Kroatien

Ett EU -kontrakt för immobilisering av ett förorenat område på 20 000 m 3 i Bakar , Kroatien baserat på stelning/stabilisering med ImmoCem pågår för närvarande. Efter tre års intensiv forskning från den kroatiska regeringen finansierade EU immobiliseringsprojektet i Bakar. Området är förorenat med stora mängder TPH , PAH och metaller. För immobilisering valde entreprenören att använda mix-in-plant-proceduren.

Se även

Allmänna länkar

Lagstiftning om sanering

Miljögrupper med information

  • CHEJ (USA - växte ur kontroversen om Love Canal )
  • Greenpeace (internationell organisation med nationella webbplatser)

Miljöskyddsmyndigheter

Se även

Referenser

externa länkar