Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Ρύπανση Υδάτινων Πόρων Ενότητα 10: Προστασία και απορρύπανση των υπόγειων υδροφορέων Θεοχάρης Μενέλαος – Μυριούνης.

Παρουσίαση με θέμα: "Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Ρύπανση Υδάτινων Πόρων Ενότητα 10: Προστασία και απορρύπανση των υπόγειων υδροφορέων Θεοχάρης Μενέλαος – Μυριούνης."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Ρύπανση Υδάτινων Πόρων Ενότητα 10: Προστασία και απορρύπανση των υπόγειων υδροφορέων Θεοχάρης Μενέλαος – Μυριούνης Χρήστος Αν. ΚαθηγητήςΕπ. Συνεργάτης Άρτα, 2015 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 1

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

3 Χρηματοδότηση Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Ηπείρου» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

4 4 Προστασία και απορρύπανση των υπόγειων υδροφορέων  Η απορρύπανση ή εξυγίανση αποσκοπεί στην ανάληψη ενεργειών και δράσεων για την αποκατάσταση των υπόγειων υδροφορέων που έχουν ρυπανθεί ή τον περιορισμό της επέκτασης της ρύπανσης σε άλλες περιοχές μέσω της κίνησης του νερού.  Η πλήρης αποκατάσταση των υπόγειων υδροφορέων και του εδάφους είναι αδύνατο να επιτευχθεί.

5 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 5 Προστασία και απορρύπανση των υπόγειων υδροφορέων  Η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου εξαρτάται από: τη φύση του ρυπαντή τη συγκέντρωση του ρυπαντή τη ποσότητα του ρυπαντή το είδος της πηγής ρύπανσης (σημειακή ή διάχυτη, συνεχής ή παροδική) το πάχος της ακόρεστης και κορεσμένης ζώνης το κόστος τη διαθέσιμη τεχνολογία καθώς και τη μελλοντική χρήση γης

6 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 6 Προστασία και απορρύπανση των υπόγειων υδροφορέων  Η πρόληψη της ρύπανσης αποτελεί την αποτελεσματικότερη και οικονομικότερη μέθοδο αντιμετώπισης της ρύπανσης.  Η εξάπλωση της ρύπανσης εξαρτάται από: 1.τα υδραυλικά χαρακτηριστικά (πορώδες, συντελεστής υδροπερατότητας) 2.την παρουσία μικροοργανισμών 3.την παρουσία αργιλικών φακών κ.λπ.

7 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 7 Μέθοδοι απορρύπανσης  Οι μέθοδοι απορρύπανσης περιλαμβάνουν την απομάκρυνση των ρυπαντών ή την επεξεργασία των ρύπων επιτόπου και αναφέρονται σαν μέθοδοι ενεργητικής απορρύπανσης. Ρυπαντές, είναι: υδρογονάνθρακες, αλκοόλες, υγρά καύσιμα εστέρες, αιθέρες, νιτροαρωματικές ενώσεις, αλογονωμένες αρωματικές και αλειφατικές ενώσεις, μέταλλα (Cr, Ni, Cd, Zn, Pb, Hg).

8 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 8 Μέθοδοι απορρύπανσης Οι κυριότερες μέθοδοι απορρύπανσης είναι: 1.Η μέθοδος άντλησης και απορρύπανσης διαλυμένων ρυπαντών (pump and treat). 2.Αεροδιαχωρισμός (air stripping).

9 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 9 Μέθοδοι απορρύπανσης 3.Αεροδιασπορά (air sparging). 4.Η βιολογική αποκατάσταση (bio-remediation). 5.Η μέθοδος άντλησης επιπλεόντων ρυπαντών. 6.Η αφαίρεση βαρέων μετάλλων με εφαρμογή ηλεκτρικού ρεύματος.

10 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 10 Μέθοδοι απορρύπανσης  Για τον περιορισμό της επέκτασης της ρύπανσης χρησιμοποιούνται:  Μέθοδοι εγκιβωτισμού (διαφράγματα)  Υδραυλικές μέθοδοι αναστροφής της κίνησης του υπόγειου νερού  Μέθοδος σταθεροποίησης του εδάφους (soil stabilization, solidification)

11 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 11 Μέθοδοι εξυγίανσης  Για την απορρύπανση του εδάφους εφαρμόζονται οι κάτωθι τεχνολογίες:  Μέθοδοι βιολογικής απορρύπανσης  Θερμική επεξεργασία του εδάφους  Χημική επεξεργασία  Εφαρμογή υπό πίεση αέρα (vacuum extraction)

12 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 12 Μέθοδοι εξυγίανσης  Εναλλακτικές μέθοδοι για την εξυγίανση είναι οι εξής: εγκιβωτισμός του ρυπασμένου εδάφους απομάκρυνση των ρύπων μαζί με το έδαφος επεμβάσεις στην περιοχή ρύπανσης μείωση των κινδύνων με θεσμικούς ελέγχους

13 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 13 Επεξεργασία του ρύπου στη θέση του Μερικές από τις τεχνικές επεξεργασίας ρύπων μπορούν να εφαρμοστούν in situ για την απομάκρυνση και μείωση του ρύπου. Τέτοιες τεχνικές είναι:  η αποικοδόμηση των οργανικών ουσιών  η οξείδωση  η ακινητοποίηση των ρύπων

14 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 14 Συστήματα άντλησης των ρύπων από τον υδροφορέα  Από τα τρία κυριότερα προβλήματα ρύπανσης, που είναι η ρύπανση με διαλυτές στο νερό ουσίες, με ελαφρότερα μη αναμιγνυόμενα με το νερό υγρά (Iight nοnaqueοus phase liquids, LΗAPLs) και με βαρύτερα μη αναμιγνυόμενα με το νερό υγρά (DΗAPLs), αυτά που μπορούν να αντιμετωπιστούν ευκολότερα με την άντληση από τους υδροφορείς είναι της πρώτης ομάδας.

15 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 15 Συστήματα άντλησης των ρύπων από τον υδροφορέα Η πιο απλή κατασκευή άντλησης LΗAPLs αποτελείται από ένα φρεάτιο. Ενώ ένα άλλο σύστημα άντλησης μπορεί να αποτελείται από δύο φρεάτια σε πολύ κοντινή απόσταση.

16 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 16 Εξυγίανση με βιολογικές μεθόδους  Κατά την εξυγίανση με βιολογικές μεθόδους, χρησιμοποιούνται μικροβιολογικές διαδικασίες καθαρισμού του ρυπασμένου εδάφους και των υπογείων νερών. Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι: 1.ο μόνιμος περιορισμός των ρύπων με βιοχημικούς μετασχηματισμούς και ανοργανοποίηση 2.αποφεύγεται η επεξεργασία με χημικά και φυσικά μέσα 3.γίνεται αποκατάσταση in situ και 4.το κόστος δεν είναι απαγορευτικό

17 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 17 Εξυγίανση με βιολογικές μεθόδους  Η μελέτη των συστημάτων βιοαποκατάστασης διευκολύνεται με τη διακεκριμενοποίηση των παρατηρήσεων και των φαινομένων που λαμβάνουν χώρα σε τρεις κλίμακες μεγέθους, τη μικρο-, τη μέσο- και τη μακροκλίμακα.

18 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 18 Εξυγίανση με βιολογικές μεθόδους  Όλα τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα και επηρεάζουν τη βιοαποκατάσταση, για τις τρεις κλίμακες των μεγεθών των συστημάτων φαίνεται στο σχήμα.

19 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 19 Απονίτρωση υπόγειων νερών  Οι πιο σημαντικές μορφές του αζώτου στο υδάτινο περιβάλλον είναι:  η αμμωνία  τα νιτρικά  τα νιτρώδη  τα οργανικά σύμπλοκα του αζώτου  και το αέριο άζωτο  Τα νιτρικά είναι η πιο οξειδωμένη μορφή του αζώτου και στα υδατικά διαλύματα είναι χημικά ανενεργά

20 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 20 Απονίτρωση υπόγειων νερών  Οι σχέσεις και οι μετασχηματισμοί του αζώτου διακρίνονται στον κύκλο του αζώτου του νερού.

21 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 21 Απονίτρωση υπόγειων νερών  Οι συγκεντρώσεις νιτρικού αζώτου στον αγρό με το γρασίδι χωρίς λίπανση είναι <6mg/L. Αντίθετα, οι συγκεντρώσεις του νιτρικού αζώτου στους αγρούς που λιπαίνονται υπερβαίνουν τα 10 mg/L.

22 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 22 Απονίτρωση υπόγειων νερών  Η υπερβολική λίπανση μπορεί να προκαλέσει την έκπλυση των νιτρικών στο υπόγειο νερό. Για την αποκατάσταση εφαρμόζονται οι εξής τεχνικές: 1) Φυσική απονίτρωση 2) Ιοντική ανταλλαγή 3) Ηλεκτροδιάλυση 4) Χημική απονίτρωση 5) Βιολογική απονίτρωση

23 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 23 Μείωση της συγκέντρωσης του αρσενικού από τα ύδατα με τη χρήση φτέρης  Ένα είδος φτέρης, η Pteris vittata απορροφά το αρσενικό από το νερό.  Τα φυτά μειώνουν τη συγκέντρωση του επικίνδυνου χημικού στοιχείου κάτω του ορίου ασφαλείας που τίθεται από την Αμερικανική Υπηρεσία Περιβαλλοντικής Προστασίας (US Environmental Protection Agency - EPA), σε λιγότερο από μία ημέρα μέσω της διαδικασίας της φυτοδιήθησης.

24 Βιβλιογραφία Καλλέργης, Γ., (2001): Εφαρμοσμένη-Περιβαλλοντική Υδρογεωλογία, 2η έκδοση, τόμος Α, Β, Γ, Τ.Ε.Ε., Αθήνα Χρηστίδης Χ., (2007): Ρύπανση υπόγειων υδάτων, Εργασία ΠΜΣ Γεωπληροφορική, κατεύθυνση Υδατικοί Πόροι, Τμήμα Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών, σελ. 82. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

25 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Ίδρυμα Ηπείρου.. Έκδοση: 1.0, 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://eclass.teiep.gr/courses/TEXG114/ Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

26 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές [1] ή μεταγενέστερη. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, Διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.el [1] Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

27 Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Μυριούνης Χρήστος Άρτα, 2015 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου 27