Lexikon
a kémiai stabilizálás olyan fizikai-kémiai, oxidációs, redukciós, polimerizációs, termikus, stb. reakciókat ölel fel, melynek eredményeképpen a szennyezőanyag mozgékonysága, vízoldhatósága, biológiai hozzáférhetősége nagymértékben lecsökken, ezáltal káros hatásai kevéssé tudnak megnyilvánulni, tehát kockázata a talajban lecsökken. Ugyanakkor a szennyezőanyag továbbra is a talajban marad, és bármennyire is irreverzibilis a stabilizációs folyamat valamennyi esély mindig van a szennyezőanyag remobilizálódására.
A kémiai stabilizálás történhet tömbösítéssel egybekötve vagy diszperz formában, végezhető ex situ vagy in situ. Az alkalmazott adalékok lehetnek kötőanyagok, a pH-t és redoxpotenciált befolyásoló adalékok vagy reaktív vegyi anyagok. Külön fejezetben tárgyaljuk a termikus módszereket, amikor a stabilizálás magas hőmérsékleten történik, pl. vitrifikáció.
A legegyszerűbb, tömbösítéssel egybekötött eljárások során cementet, bitument vagy aszfaltot kverünk a szennyezett talajhoz. Eredménye hosszútávon stabil tömb, nulla, illetve nagyon kis kibocsátással.
A kémiai reakciókon alapuló eljárások nem okvetlenül eredményeznek szilárd terméket, de minden esetben a korábbinál kevésbé mozgékony, kémiailag és biológiai hatását tekintve semleges anyagot eredményeznek.
A kémiai stabilizálás történhet in situ vagy ex situ. Az ex situ tömbösített termék akár hasznosítható is lehet kerámia, tégla, aszfalt burkolóanyag, stb., míg az in situ stabilizálás során a környezetben diszperzen szétszórva marad a szennyezőanyag.
talajból eltávolíthatatlan toxikus fémek esetében jól ismert eljárás a radionuklidok és nehézfémek polietilénnel történő mikrokapszulálása PERM = Polyethylene Encapsulation of Radionucleids and Heavy Metals, robbanóanyagokra is használható módszer. Gyakran alkalmaznak meszezést vagy más adalékot, mely a fémeket oldhatatlan hidroxid- vagy más csapadék-formába alakítja át foszfátok, ZVI, oxidálható vastartalmú hulladékok. A kicsapódó fém-hidroxidok elvesztik mobilitásukat és biológiai felvehetőségüket. A meszezés hatása addig tart, amíg a talajban a pH le nem csökken. Egy másik oldhatóságcsökkentésen alapuló módszer a fémek szulfid formájában történő kicsapása. Ha a redoxpotenciál kellőképpen alacsony, akkor kénvegyületek jelenlétében a fémek oldhatatlan fémszulfid formájában lesznek jelen. A szulfid létrehozása történhet mikrobiológiai közvetítéssel is, a talajmikroorganizmusok szulfátlégzésével összefüggésben.
A kicsapás mellett a másik hatékony eljárás a szorpció növelése. Ehhez nagy fajlagos felületű, sok negatív töltésfelesleggel rendelkező anyagokat használhatunk fel, pl. agyagásványokat, bentonitot, módosított bentonitokat.
A meszezésnél és a felületi adszorpciónál hatékonyabb a pernyék, hamuk és más szilikáttartalmú hulladékok alkalmazása, melyek puzzolán aktivitásukon kívül cementhez hasonló szilárdító hatás agyagásvány-képződési folyamatok során molekularácsba zárhatják a toxikus fémeket, ahonnan azok hosszú távon sem válnak szabaddá.
A talaj perzisztens toxikus szerves anyagait is stabilizálhatjuk a humuszképződésben szerepet játszó természetes fizikai-kémiai folyamatok stimulálásával. A talaj tartós, szerkezeti humuszanyagaiba beépült szennyezőanyag mobilizálódásának kicsi a kockázata. A kondenzációs és polimerizációs reakcióknak kedvező feltételeket kell biztosítani a technológusnak. Ennek lehetőségei: feleslegben lévő, nem mineralizálódott szervesanyaghányad növelése a talajban, a hőmérséklet emelése, oxidatív körülmények biztosítása, a talajmikroflóra csökkent, vagy másirányú aktivitásának biztosítása.
Lásd még talaj fizikai-kémiai kezelése, humuszképződés, mikrobiológiai stabilizálás.
olyan talajkezelési technológia, melynek lényege a szennyezőanyag lehetőleg irreverzibilis immobilizálása. Ez történhet fizikai, kémiai, termikus vagy biológiai módszerekkel. Technológiai megoldások:
1. fizikai-kémiai stabilizálás: szilárdítással, beágyazással pl. beton, gipsz, bentonit, bitumen, polimerek felhasználásával;
2. kémiai stabilizálás: oldhatatlan kémiai forma létrehozása a pH beállításával, pl. meszezés, CaCo3 talajra alkalmazása; oxidációval, pl. ózon, hidrogénperoxid hatására szerves szennyezőanyagok kondenzációja, polimerizációja, oldhatóságuk csökkentése; reduktív körülmények biztosításával, pl. fémből oldhatatlan szulfid létrehozása;
3. termikus stabilizálás, szennyezőanyagé, talajban: áttekintés: kerámiába, téglába ágyazás, vitrifikáció;
4. biológiai stabilizálás: növényzet fizikai hatása erózió és defláció ellen, növények kémiai hatása, pl. gyökerek által kiválasztott stabilizáló vegyületek; növények biológiai folyamatai során a sejtekben történő stabilizálás, szennyezőanyagé, talajban: áttekintés, pl. bioakkumuláció; mikrobiológiai tevékenység, pl. szulfátredukció. környezeti elemek szilárd fázisában fizikailag, kémiailag vagy biológiailag immobilizált szennyezőanyagok újramobilizálódása monitorozást (kioldási teszt) és megelőzést igényel. A remobilizálódás elfogadhatatlanul nagy kockázatát a kémiai időzített bomba kifejezéssel szokták jellemezni.
a szennyezett talajhoz különböző adalékanyagokat adva lecsökkenthető a ®szennyezőanyagok mozgékonysága, hozzáférhetősége. A stabilizálás történhet fizikai, kémiai vagy biológiai módszerekkel, főleg a szilárd fázisok (talaj, üledék, szilárd hulladék) esetében alkalmazható. A stabilizálás történhet in situ vagy ex situ megoldással és a stabilizált mátrix lehet koncentrált vagy diszperz. Ez alatt azt kell érteni, hogy a stabilizált termék lehet egy betontömb, egy kerámia-anyag, egy aszfaltút, stb., tehát tömör és koncentrált anyag, de lehet a stabilizált termék mikroszemcsés, talajba kevert vagy keveredő anyag is, ezt az eljárás diszperz fizikai-kémiai stabilizálás.
Az un. diszperz stabilizálás nem károsítja a talajökoszisztémát, míg a drasztikus fizikai-kémiai vagy hőhatásokkal járó szilárdítás vagy tömbösítés az ökoszisztémát károsító vagy teljesen elpusztító eljárások.
1. in situ a talajba kevert porózus anyagok, mint például a természetes és mesterséges zeolitok, bentonitok vagy a kalcit immobilizálják a szennyezőanyagokat, azáltal, hogy növelik szorpciójukat. A zeolitok szilikát ásványok, melyek jelentős kationcserélő aktivitással rendelkeznek, így a különböző nehézfémeket szelektíven képesek alkáli- és alkáliföldfémekre cserélni.
2. A pernye, hamu, humuszanyagok és agyagásványok is jó hatásfokkal adszorbeálják a szennyezőanyagokat. ex situ megoldásként keverő reaktorban a szennyezett talajhoz puzzolán anyagokat (szilícium, alumínium és kalcium ásványok) keverhetünk. A szilikát mátrixhoz a szennyezőanyagok fizikailag és kémiailag is kötődhetnek. Kezelés után a stabilizált anyag talajfeltöltésre is alkalmazható. Elsősorban kőolaj eredetű szénhidrogén és nehézfém szennyezéseknél alkalmazható.
3. kémiai stabilizálás: jellemző módon diszperz formában történik a talajban, mind in situ, mind ex situ megoldásai vannak. Az alapul szolgáló kémiai reakciók a szennyezőanyagtól függően szinte végtelenül sokfélék lehetnek, a lényeg az, hogy a talajban a szennyezőanyag és a reagens között lejátszódó kémiai reakció eredményeképpen csökkenjen vagy szűnjön meg a szennyezőanyag mozgékonysága, vízoldhatósága, biológiai hozzáférhetősége, végeredményben tehát káros hatása (toxicitása, mutagenitása, teratogenítása, stb.).
4. Mész és foszfát: oldható foszfátok illetve mész adagolásával növelhető a talaj pH-ja, s ennek következtében csökken a szennyezőanyagok oldhatósága, mozgékonysága, hozzáférhetősége is. A gyakorlatban nehézfémekkel szennyezett talajra az alábbi eljárásokat alkalmazzuk leggyakrabban. Pufferoldatot és foszfátot adagolhatunk, ezzel érhetjük el a szennyezőanyagok stabilisabb, kevésbé veszélyes formájúvá történő átalakulását. Meszezést is alkalmazhatunk, talajra, savas felszíni vagy felszín alatti vizekre. Arra kell ügyelni több fém esetén, hogy a szennyező fémek oldhatósága, illetve kicsapódása egymástól eltérő pH és redoxpotenciál értékeken történik. A fémösszetételtől függően kell egy vagy többlépéses meszezést tervezni, vagy más immobilizáló eljárással kombinált megoldást. Vizes mészpép helyett szilárd fázisú mészkőport is alkalmazhatunk, azt a lehető legegyszerűbb agrokémiai eljárásokkal lehet a talajba keverni.
5. redoxpotenciál befolyásolása: a talaj vagy a felszíni vízi üledék redoxpotenciáljának mesterséges megváltoztatása, a szennyezőanyag kémiai formájának függvényében a kevésbé oldható kémiai forma irányába. Például, hosszútávon is hatékony megoldás a szennyezett lápok anaerobitásának megtartása vagy vizek és talajok mélyebb rétegeiben a redoxpotenciál csökkentése. Ezen módszerek egy része már átvezet a mikrobiológiai stabilizáláshoz, hiszen a redoxpotenciál csökkentésében maguknak a talaj (üledék) mikroorganizmusoknak is fontos szerepük van.
A kémiai immobilizációs technológia egyaránt alkalmazható ex situ és in situ módon. in situ esetben általában agrokémiai eljárásokat alkalmazunk: keverésre, homogenizálásra szántást, mélyszántást és boronálást, oldott adalékanyagok bejuttatására, öntözést, stb.
Az ex situ technológia a szállítóeszköztől függően lehet szakaszos vagy folyamatos. Az on site (az eredeti helyszínhez közel) megoldásnál csak egy egyszerű keverő berendezés (pl. betonkeverő) szükséges a helyszínen történő vegyszer-talaj keverék előállításához. Kezelés után a talajt visszatöltik.