Восстановление окружающей среды - Environmental remediation

Дноуглубление загрязненных отложений в гавани Нью-Бедфорд, штат Массачусетс. Гавань загрязнена ПХБ .

Восстановление окружающей среды связано с удалением загрязнений или загрязняющих веществ из окружающей среды, такой как почва , грунтовые воды , отложения или поверхностные воды . Меры по исправлению положения обычно подчиняются ряду нормативных требований, а также могут быть основаны на оценках рисков для здоровья человека и окружающей среды в тех случаях, когда отсутствуют законодательные стандарты или стандарты носят рекомендательный характер.

Стандарты реабилитации

В Соединенных Штатах наиболее полный набор предварительных целей восстановления (PRG) взят из Региона 9 Агентства по охране окружающей среды (EPA). Существует набор стандартов, используемых в Европе , которые часто называют голландскими стандартами . Европейский союз (ЕС) быстро движется в направлении общеевропейских стандартов, хотя большинство промышленно развитых стран в Европе имеют свои собственные стандарты в настоящее время . В Канаде большинство стандартов реабилитации устанавливаются провинциями индивидуально, но Канадский совет министров окружающей среды предоставляет рекомендации на федеральном уровне в виде Канадских руководящих принципов качества окружающей среды и Общеканадских стандартов | Общеканадских стандартов для Нефтяные углеводороды в почве .

Оценка сайта

Если есть подозрение на загрязнение участка, необходимо оценить загрязнение. Часто оценка начинается с подготовки Фазы I экологической оценки участка . Историческое использование участка и материалы, использованные и произведенные на месте, будут определять стратегию оценки и тип отбора проб и химического анализа, который необходимо провести. Часто близлежащие участки, принадлежащие той же компании или расположенные поблизости и подвергшиеся рекультивации, выравниванию или засыпке, также заражены, даже если текущее землепользование кажется безобидным. Например, автостоянка могла быть выровнена за счет использования загрязненных отходов в заливке . Также важно учитывать загрязнение близлежащих участков за пределами участка, часто в результате десятилетий выбросов в почву , грунтовые воды и воздух. Потолочная пыль, верхний слой почвы , поверхностные и грунтовые воды близлежащих участков также должны быть проверены как до, так и после любого восстановления. Это спорный шаг, поскольку:

  1. Никто не хочет платить за очистку сайта;
  2. Если обнаруживается, что соседние объекты загрязнены, это может быть указано в их праве собственности , что может повлиять на стоимость;
  3. Никто не хочет платить за оценку.

Часто корпорации, которые проводят добровольное тестирование своих участков, защищены от отчетов для природоохранных агентств, которые становятся общедоступными в соответствии с законами о свободе информации , однако в ходе расследования "свободы информации" часто появляются другие документы, которые не защищены, или ссылки на отчеты.

Финансирование реабилитации

В США существует механизм налогообложения предприятий, загрязняющих окружающую среду, с целью создания суперфонда для восстановления заброшенных участков или судебного разбирательства с целью заставить корпорации восстанавливать свои загрязненные участки. В других странах есть другие механизмы, и обычно участки изменяются для «более высокого» использования, такого как жилье с высокой плотностью застройки, чтобы придать земле более высокую ценность, чтобы после вычета затрат на очистку у застройщика все еще был стимул покупать землю, очищать ее. , перепланировать и продать, часто как квартиры (дома).

Картирование исправления

Есть несколько инструментов для сопоставления этих сайтов, которые позволяют пользователю просматривать дополнительную информацию. Одним из таких инструментов является TOXMAP , географическая информационная система (ГИС) Отдела специализированных информационных служб Национальной медицинской библиотеки США (NLM), которая использует карты Соединенных Штатов, чтобы помочь пользователям визуально изучать данные из службы охраны окружающей среды США. Программы Агентства (EPA) Superfund и Toxics Release Inventory .

Технологии

Технологии восстановления многочисленны и разнообразны, но, как правило, их можно разделить на методы ex-situ и in-situ. Методы ex-situ включают выемку загрязненных почв и последующую обработку на поверхности, а также извлечение загрязненных грунтовых вод и очистку на поверхности. Методы на месте направлены на устранение загрязнения без удаления почвы или грунтовых вод. Были разработаны различные технологии восстановления нефтезагрязненных почв / отложений.

Традиционные подходы к реабилитации включают выемку грунта и вывоз на свалку, а грунтовые воды «откачивают и обрабатывают». Технологии in-situ включают, но не ограничиваются ими: отверждение и стабилизацию , извлечение паров почвы , проницаемые реактивные барьеры, контролируемое естественное ослабление, биоремедиация - фиторемедиация , химическое окисление, экстракция с усилением пара и термодесорбция in situ и широко используются в СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.

Термическая десорбция

Термодесорбция - это технология рекультивации почв. Во время процесса десорбер улетучивает загрязнители (например, нефть, ртуть или углеводороды), чтобы отделить их, особенно от почвы или ила. После этого загрязнители могут быть либо собраны, либо уничтожены в системе очистки отходящих газов.

Земляные работы или дноуглубительные работы

Процесс земляных работ может быть таким же простым, как вывоз загрязненной почвы на регулируемую свалку , но также может включать аэрацию извлеченного материала в случае летучих органических соединений (ЛОС) . Недавние достижения в области биоаугментации и биостимуляции добытого материала также доказали способность восстанавливать полулетучие органические соединения (SVOC) на месте. Если загрязнение воздействует на реку или залив дно,затем драгируя из бухты грязи или других илистых глин , содержащих загрязняющие вещества (том числе осадка сточных вод с вредными микроорганизмами ) может быть проведено. В последнее время окисление ExSitu Chemical также использовалось для восстановления загрязненной почвы. Этот процесс включает выемку загрязненных территорий на большие территории с засыпками, где они обрабатываются методами химического окисления.

Восстановление водоносного горизонта, усиленное поверхностно-активными веществами (SEAR)

Также известный как солюбилизация и восстановление, процесс восстановления водоносного горизонта, усиленный поверхностно-активными веществами, включает в себя закачку углеводородных смягчающих агентов или специальных поверхностно-активных веществ в недра для улучшения десорбции и извлечения связанной в противном случае трудно поддающейся обработке жидкостью неводной фазы (NAPL).

В геологических формациях, которые позволяют доставлять углеводородные смягчающие агенты или специальные поверхностно-активные вещества, этот подход обеспечивает рентабельное и постоянное решение для участков, которые ранее были безуспешными при использовании других подходов к восстановлению. Эта технология также успешна, когда используется в качестве начального шага в многогранном восстановительном подходе с использованием SEAR, затем окисления на месте, повышения биоремедиации или экстракции почвенного пара (SVE).

Накачать и лечить

Насос и очистка включают откачку загрязненных грунтовых вод с помощью погружного или вакуумного насоса и возможность очистки извлеченных грунтовых вод путем медленного прохождения через ряд сосудов, содержащих материалы, предназначенные для адсорбции загрязняющих веществ из грунтовых вод. Для участков, загрязненных нефтью, этим материалом обычно является активированный уголь в гранулированной форме. Химические реагенты, такие как флокулянты с последующими песчаными фильтрами, также могут использоваться для уменьшения загрязнения грунтовых вод. Отгонка воздухом - это метод, который может быть эффективным для летучих загрязнителей, таких как соединения БТЭК, присутствующие в бензине.

Для большинства биоразлагаемых материалов , таких как ВТЕХ , МТБЭ и большинство углеводородов, биореакторы могут быть использованы для очистки загрязненной воды , чтобы не поддающееся обнаружению уровней. С помощью биореакторов с псевдоожиженным слоем можно достичь очень низких концентраций сбросов, которые будут соответствовать или превышать требования к сбросам для большинства загрязняющих веществ.

В зависимости от геологии и типа почвы, откачка и обработка могут быть хорошим методом быстрого снижения высоких концентраций загрязняющих веществ. Сложнее достичь достаточно низких концентраций, чтобы соответствовать стандартам восстановления, из-за равновесия процессов абсорбции / десорбции в почве. Тем не менее, накачка и лечение - обычно не лучшая форма исправления. Обработка грунтовых вод является дорогостоящим процессом, и, как правило, это очень медленный процесс очистки выброса с помощью насоса и обработки. Он лучше всего подходит для управления гидравлическим уклоном и предотвращения дальнейшего распространения выброса. Лучшие варианты обработки на месте часто включают барботирование воздуха / удаление паров почвы (AS / SVE) или двухфазную экстракцию / многофазную экстракцию (DPE / MPE). Другие методы включают попытки увеличить содержание растворенного кислорода в грунтовых водах для поддержки микробной деградации соединения (особенно нефти) путем прямой закачки кислорода в подповерхностный слой или прямого закачивания суспензии, которая медленно выделяет кислород с течением времени (обычно пероксид магния). или оксигидроксид кальция).

Затвердевание и стабилизация

Работы по отверждению и стабилизации имеют достаточно хороший послужной список, но также имеют ряд серьезных недостатков, связанных с долговечностью решений и потенциальными долгосрочными эффектами. Кроме того, выбросы CO 2 из-за использования цемента также становятся основным препятствием для его широкого использования в проектах по затвердеванию / стабилизации.

Стабилизация / отверждение (S / S) - это технология восстановления и обработки, которая основана на реакции между связующим и почвой для остановки / предотвращения или уменьшения подвижности загрязнителей.

  • Стабилизация включает добавление реагентов к загрязненному материалу (например, почве или илу) для получения более химически стабильных компонентов; и
  • Затвердевание включает добавление реагентов к загрязненному материалу для придания физической / размерной стабильности, чтобы содержать загрязняющие вещества в твердом продукте и уменьшить доступ внешних агентов (например, воздуха, дождя).

Традиционная S / S - это признанная технология восстановления загрязненных почв и технология обработки опасных отходов во многих странах мира. Однако внедрение S / S-технологий было относительно скромным, и был выявлен ряд препятствий, в том числе:

  • относительно низкая стоимость и широкое распространение захоронения на свалках;
  • отсутствие авторитетного технического руководства по S / S;
  • неопределенность в отношении долговечности и скорости выделения загрязняющих веществ из материала, обработанного S / S;
  • опыт прошлой плохой практики применения процессов стабилизации цемента, используемых при удалении отходов в 1980-х и 1990-х годах (ENDS, 1992); и
  • остаточная ответственность, связанная с иммобилизованными загрязнителями, остающимися на объекте, а не с их удалением или уничтожением.

Окисление на месте

Новые технологии окисления на месте стали популярными для восстановления широкого спектра загрязнителей почвы и грунтовых вод. Восстановление путем химического окисления включает введение сильных окислителей, таких как перекись водорода , газообразный озон , перманганат калия или персульфаты.

Также можно вводить газообразный кислород или окружающий воздух, чтобы способствовать росту аэробных бактерий, которые ускоряют естественное ослабление органических загрязнителей. Одним из недостатков этого подхода является возможность уменьшения естественного ослабления разрушения анаэробных загрязнителей, когда существующие условия усиливают анаэробные бактерии, которые обычно живут в почве, предпочитают восстанавливающую среду . Однако в целом аэробная активность намного быстрее, чем анаэробная, и общая скорость разрушения обычно выше, когда можно успешно стимулировать аэробную активность.

Закачка газов в грунтовые воды также может вызвать более быстрое распространение загрязнения, чем обычно, в зависимости от гидрогеологии участка . В этих случаях закачки, уменьшающие поток подземных вод, могут обеспечить адекватное микробное уничтожение загрязнителей до воздействия на поверхностные воды или колодцы питьевого водоснабжения.

При изменении подповерхностного окислительно-восстановительного потенциала также необходимо учитывать миграцию металлических загрязнителей. Некоторые металлы более растворимы в окислительных средах, тогда как другие более подвижны в восстановительных средах.

Удаление паров почвы

Экстракция почвенного пара (SVE) - эффективная технология восстановления почвы. «Многофазная экстракция» (MPE) также является эффективной технологией восстановления, когда почва и грунтовые воды должны очищаться одновременно. SVE и MPE используют различные технологии для обработки летучих органических соединений (ЛОС) отходящих газов, образующихся после вакуумного удаления воздуха и паров (и ЛОС) из недр, и включают гранулированный активированный уголь (наиболее часто используемый исторически), термический и / или каталитический окисление и конденсация паров. Обычно углерод используется для паровых потоков с низкой (ниже 500 ppmV) концентрацией ЛОС, окисление используется для потоков с умеренной (до 4000 ppmV) концентрацией ЛОС, а конденсация пара используется для паровых потоков с высокой (более 4000 ppmV) концентрацией ЛОС. Ниже приводится краткое описание каждой технологии.

  1. Гранулированный активированный уголь (GAC) используется в качестве фильтра для воздуха или воды. Обычно используется для фильтрации водопроводной воды в бытовых раковинах. ГАУ - это высокопористый адсорбент, получаемый путем нагревания органических веществ, таких как уголь, древесина и скорлупа кокосовых орехов, в отсутствие воздуха, которые затем измельчаются в гранулы. Активированный уголь заряжен положительно и, следовательно, способен удалять из воды отрицательные ионы, такие как органические ионы, озон, хлор, фториды и растворенные органические вещества, путем адсорбции на активированном угле. Активированный уголь необходимо периодически заменять, так как он может стать насыщенным и неспособным адсорбироваться (т. Е. Снижается эффективность поглощения при загрузке). Активированный уголь не эффективен для удаления тяжелых металлов.
  2. Термическое окисление (или сжигание ) также может быть эффективной технологией восстановления. Этот подход является несколько спорным из-за риска выброса диоксинов в атмосферу через выхлопные газы или отходящие газы. Однако контролируемое высокотемпературное сжигание с фильтрацией выхлопных газов не должно создавать никаких рисков. Для окисления загрязняющих веществ в потоке извлеченного пара могут использоваться две различные технологии. Выбор термического или каталитического действия зависит от типа и концентрации в частях на миллион по объему компонента в потоке пара. Термическое окисление более полезно для потоков входящего пара с более высокой концентрацией (~ 4000 ppmV) (которые требуют меньшего использования природного газа ), чем каталитическое окисление при ~ 2000 ppmV.
  • Термическое окисление, при котором используется система, которая действует как печь и поддерживает температуру от 1350 до 1500 ° F (от 730 до 820 ° C).
  • Каталитическое окисление, при котором на носителе используется катализатор, способствующий окислению при более низкой температуре. Эта система обычно поддерживает температуру от 600 до 800 ° F (от 316 до 427 ° C).
  1. Конденсация пара является наиболее эффективной технологией обработки отходящих газов для паровых потоков с высокой (более 4000 ppmV) концентрацией ЛОС. Процесс включает криогенное охлаждение потока пара до температуры ниже 40 ° C, так что ЛОС конденсируются из потока пара в жидкую форму, где они собираются в стальных контейнерах. Жидкая форма ЛОС называется плотной жидкостью в неводной фазе (DNAPL), когда источник жидкости состоит преимущественно из растворителей или легких жидкостей в неводной фазе (LNAPL), когда источником жидкости является преимущественно нефть или топливные продукты. Этот регенерированный химикат может быть повторно использован или переработан более экологически устойчивым или экологически безопасным способом, чем альтернативы, описанные выше. Эта технология также известна как криогенное охлаждение и сжатие ( C3-Technology ).

Наноремедиация

Использование наноразмерных реактивных агентов для разложения или иммобилизации загрязняющих веществ называется наноремедиацией . При наноремедиации почвы или грунтовых вод наночастицы контактируют с загрязняющими веществами либо путем инъекции на месте, либо путем откачки и очистки. Затем наноматериалы разлагают органические загрязнители в результате окислительно-восстановительных реакций или адсорбируются и иммобилизуют металлы, такие как свинец или мышьяк . В коммерческих условиях эта технология в основном применялась для восстановления грунтовых вод с исследованиями в области очистки сточных вод . Исследования также изучают, как наночастицы могут быть применены для очистки почвы и газов.

Наноматериалы обладают высокой реакционной способностью из-за их большой площади поверхности на единицу массы, и из-за этой реакционной способности наноматериалы могут реагировать с целевыми загрязнителями с большей скоростью, чем более крупные частицы. В большинстве полевых применений наноремедиации используется нано- нуль-валентное железо (nZVI), которое может быть эмульгировано или смешано с другим металлом для улучшения диспергирования.

То, что наночастицы обладают высокой реакционной способностью, может означать, что они быстро слипаются или вступают в реакцию с частицами почвы или другим материалом в окружающей среде, ограничивая их распространение целевыми загрязнителями. Некоторые из важных задач, которые в настоящее время ограничивают технологии наноремедиации, включают идентификацию покрытий или других составов, которые увеличивают дисперсию агентов наночастиц для лучшего достижения целевых загрязнителей, одновременно ограничивая любую потенциальную токсичность для агентов биоремедиации, диких животных или людей.

Биоремедиация

Биоремедиация - это процесс, который обрабатывает загрязненную территорию либо путем изменения условий окружающей среды для стимулирования роста микроорганизмов, либо за счет естественной активности микроорганизмов, что приводит к деградации целевых загрязнителей. Широкие категории биоремедиации включают биостимуляцию , биоаугментацию и естественное восстановление ( естественное ослабление ). Биовосстановление проводится либо на зараженном участке (in situ), либо после удаления загрязненных почв на другом, более контролируемом участке (ex situ).

В прошлом было трудно обратиться к биоремедиации как к реализованному политическому решению, поскольку отсутствие адекватного производства лечебных микробов приводило к небольшому количеству вариантов реализации. Те, кто производит микробы для биоремедиации, должны быть одобрены EPA; однако EPA традиционно более осторожно относилось к негативным внешним эффектам, которые могут возникнуть или не возникнуть в результате интродукции этих видов. Одна из их проблем заключается в том, что токсичные химические вещества могут привести к деградации генов микробов, которые затем будут переданы другим вредным бактериям, создавая больше проблем, если патогены развивают способность питаться загрязнителями.

Коллапсирующие воздушные микропузырьки

Очистка загрязненных нефтью отложений с помощью самоуничтожающихся микропузырьков воздуха недавно была изучена как безхимическая технология. Воздушные микропузырьки, образующиеся в воде без добавления каких-либо поверхностно-активных веществ, можно использовать для очистки отложений, загрязненных нефтью. Эта технология является многообещающей по сравнению с использованием химикатов (в основном поверхностно-активных веществ) для традиционной промывки отложений, загрязненных нефтью.

Консультации и информация сообщества

При подготовке к любому значительному восстановлению должны проводиться обширные консультации с общественностью. Инициатор должен как предоставлять информацию, так и искать информацию у сообщества. Инициатор должен узнать о «чувствительных» (будущих) использованиях, таких как уход за детьми, школы, больницы и игровые площадки, а также информацию о проблемах и интересах сообщества. Консультации должны быть открытыми, на групповой основе, чтобы каждый член сообщества был проинформирован о проблемах, о которых они, возможно, не думали индивидуально. Должен быть задействован независимый председатель, приемлемый как для инициатора, так и для сообщества (за счет инициатора, если требуется оплата). Протоколы встреч, включая задаваемые вопросы и ответы на них, а также копии презентаций инициатора должны быть доступны как в Интернете, так и в местной библиотеке (даже в школьной библиотеке) или общественном центре.

Дополнительный риск для здоровья

Дополнительный риск для здоровья - это повышенный риск , с которым рецептор (обычно человек, живущий поблизости) столкнется с (отсутствием) проекта восстановления. Использование возрастающего риска для здоровья основано на канцерогенных и других (например, мутагенных , тератогенных ) эффектах и ​​часто включает оценочные суждения о приемлемой прогнозируемой скорости роста заболеваемости раком . В некоторых юрисдикциях это 1 на 1 000 000, но в других юрисдикциях приемлемая прогнозируемая скорость роста составляет 1 на 100 000. Относительно небольшой дополнительный риск для здоровья от одного проекта не очень удобен, если в этом районе уже есть относительно высокий риск для здоровья от других операций, таких как мусоросжигательные заводы или другие выбросы, или если в то же время существуют другие проекты, вызывающие больший совокупный риск или недопустимо высокий общий риск. Лица, занимающиеся восстановлением, часто используют аналогию для сравнения риска восстановления близлежащих жителей с риском смерти в результате автомобильных аварий или курения табака .

Стандарты выбросов

Стандарты устанавливаются для уровней пыли, шума, запаха, выбросов в атмосферу и грунтовые воды, а также сброса в канализацию или водные пути всех вызывающих озабоченность химических веществ или химических веществ, которые могут образоваться во время восстановления путем обработки загрязняющих веществ. Они сравниваются как с естественными фоновыми уровнями в районе, так и со стандартами для зон, зонированных по мере зонирования близлежащих территорий, и со стандартами, используемыми в других недавних восстановительных работах. Тот факт, что выбросы происходят из зонированной промышленной зоны, не означает, что в соседнем жилом районе должно быть разрешено любое превышение соответствующих жилищных стандартов.

Мониторинг соблюдения каждого стандарта имеет решающее значение для обеспечения выявления превышений и сообщения о них как властям, так и местному сообществу.

Правоприменение необходимо для обеспечения того, чтобы продолжающиеся или серьезные нарушения привели к штрафам или даже тюремному заключению для загрязнителя.

Штрафы должны быть значительными, поскольку в противном случае штрафы рассматриваются как обычные расходы на ведение бизнеса. Соблюдение должно быть дешевле, чем иметь постоянные нарушения.

Оценка транспортной и аварийной безопасности

Следует провести оценку рисков, связанных с производством, транспортировкой загрязненных материалов, удалением отходов, которые могут быть загрязнены, включая одежду рабочих, и разработать официальный план действий в чрезвычайных ситуациях. Каждый рабочий и посетитель, входящий на объект, должен пройти инструктаж по технике безопасности, адаптированный к их участию в работе объекта.

Влияние финансирования санации

Изменение зонирования часто встречает сопротивление со стороны местных сообществ и местных властей из-за неблагоприятного воздействия на местное благоустройство реабилитации и новой застройки. Основными воздействиями во время восстановления являются шум, пыль, запах и дополнительный риск для здоровья. Затем идет шум, пыль и движение застройки. Кроме того, на местное движение, школы, игровые площадки и другие общественные объекты оказывает влияние зачастую значительно увеличившееся местное население.

Примеры крупных реабилитационных проектов

Залив Хомбуш, Новый Южный Уэльс, Австралия

Восстановление пестицидного завода в заливе Хомбуш

Диоксины от Union Carbide, используемые в производстве запрещенного в настоящее время пестицида 2,4,5-трихлорфеноксиуксусной кислоты и дефолианта Agent Orange, загрязнили залив Хомбуш . Восстановление было завершено в 2010 году, но рыбный промысел будет запрещен на десятилетия.

Бакар, Хорватия

Контракт ЕС на иммобилизацию загрязненной территории площадью 20 000 м 3 в Бакаре , Хорватия, на основе затвердевания / стабилизации с ImmoCem в настоящее время находится в стадии разработки. После 3 лет интенсивных исследований, проведенных правительством Хорватии, ЕС профинансировал проект иммобилизации в Бакаре. Район загрязнен большим количеством ТПУ , ПАУ и металлов. Для иммобилизации подрядчик решил использовать процедуру смешивания на заводе.

Смотрите также

Общие ссылки

Законодательство о реабилитации

Экологические группы с информацией

  • CHEJ (США - возникли из-за споров о канале любви )
  • Гринпис (Международная организация с национальными сайтами)

Агентства по охране окружающей среды

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки