Žemės gelmių teršimas naftos produktais – aktuali ekologinė problema

Žemės gelmių teršimas naftos produktais – aktuali ekologinė problema

Pasaulyje nėra nei vieno atvejo, kad naftos produktais užterštos žemės gelmės būtų visiškai išvalytos. Ilgą laiką buvo manoma, kad ekologines problemas galima išspręsti, teršalus paslėpus po žeme. Straipsnyje aptariami pagrindiniai taršos naftos produktais bruožai: potencialus taršos židinių kiekis, užteršimo mastai ir jo pavojingumas, sklaidos geosferoje ypatumai, taršos minimizavimo priemonės ir galimybės.
Įvadas
Daugeliui mūsų naftos produktai asocijuojasi su gyvybinius poreikius tenkinančiu šaltiniu. Taip iš tikrųjų yra, kai jie naudojami pagal paskirtį – gaminti šilumą, ellektros energiją, sukti automobilio ratus, padirbti kitus žmogui reikalingus darbus. Tačiau vos tik ištrūkę į aplinką naftos produktai tampa grėsmingu teršalu, naikinančiu visa kas gyva, taip pat ir žmogų. Naftos produktų yra daugybė rūšių. Kiekvienos jų savybės skirtingos. Nevienodas ir jų kenksmingumas aplinkai. Pavojingiausi lakūs, aplinkoje greitai sklaidytis gebantys naftos produktai. Tai benzinas, žibalas, dyzelinis kuras ir kiti paprastai skysti produktai. Kieto fizinio būvio naftos produktai (pvz. bitumas) aplinkai mažai arba visiškai nepavojingi, todėl toliau sakant “naftos produktai” bus turima omenyje tiik skysto pavidalo atmainos.
Žemės gelmės – ypatinga aplinkos dalis. Oro, paviršinio vandens teršimą žmogus pastebi ir pajunta greit. Tuo tarpu žemės gelmių teršimas vyksta “slapčia”, nematomai, todėl daugumai visuomenės ši ekologinė problema nesuprantama. Priešingai. Ilgą laiką buvo manoma, jog ekologines pr

roblemas galima išspręsti teršalus paslėpus po žeme. Manau, kaip tik ši samprata, o ne kitos priežastys daugiausia lėmė, jog šiandien žemės gelmių tarša įgauna regioninį pobūdį ir tampa viena aktualiausia ekologine problema, grasinančia pakenkti gyvybiniams visuomenės interesams. Minėta samprata kol kas gaji, todėl maža vilties, jog ekologinės problemos, atsirandančios dėl žemės gelmių teršimo, netolimoje ateityje mažės.
Kodėl gi nevalia teršti žemės gelmių? Kuo tai gresia žmogui? Pagrindinė priežastis – tai žemės gelmėse slūgsantis gėlas vanduo. Mūsų kraštas geria ir buityje naudoja išimtinai tik požeminį vandenį. Tai bene svarbiausias Lietuvos žemės gelmių turtas, be kurio Lietuvos ūkį ir visuomenės gyvenimą būtų sunku įsivaizduoti. Tuo tarpu kokybė ir išteklių gausa neatsiejama nuo žemės gelmių švaros. Realybė ta, jog šiandien gruntinis – pirmojo nuo žemės vaandeningo sluoksnio – vanduo jau užterštas beveik visoje Lietuvos teritorijoje. Tarša pamažu skverbiasi gilyn ir vietomis jau užteršti gilūs tarpsluoksniniai vandenys.
Žemės paviršiuje gamta geba gana gerai pati kovoti su teršalais, tačiau žemės gelmių imunitetas taršai yra be galo silpnas ir trapus. Tarša čia gali išsilaikyti dešimtmečius, o gal ir ilgiau. Susigėrę į žemę teršalai nebūna statinės būsenos. Patekę į vandeningus sluoksnius, kartu su požeminiu vandeniu jie migruoja ir sklaidosi iškrovos zonų – upių, ežerų link. Dėl intensyvios požeminio vandens gavybos didesnėje Lietuvos dalyje to
okiomis iškrovų zonomis yra tapusios miestų ir miestelių vandenvietės, nelyginant piltuvai traukiantys į save vandenį kelių ar net keliolikos kilometrų spinduliu. Suprantama, į šį piltuvą neišvengiamai siurbiami ir į žemę susigėrę teršalai. Tai dar pagreitina teršalų sklaidą ir padidina jų paplitimo lauką. Jau yra atvejų, kai teršalai pasiekė pačias vandenvietes.
Lietuvoje yra beveik 200 stambesnių vandenviečių. Kiekvienos vandenvietės paieška ir statyba atsieina milijonus litų. Todėl akivaizdu, jog jų užteršimas duotų ne vien abstraktų ekologinį, bet ir labai didelį konkretų ekonominį nuostolį. Pastaruoju metu Lietuvoje, kaip ir kituose kraštuose, viena iš labiausiai žemės gelmes teršiančių medžiagų yra naftos produktai. Tiesioginiais tyrimais šalyje jau išaiškinta daugiau kaip 300 tokio žemės gelmių užteršimo vietų. Gruntas ir požeminis vanduo užterštas kone visuose tyrinėtuose naftos produktų sandėliavimo ar realizavimo objektuose (naftos bazėse, degalinėse, katilinėse ir kt.), kurių Lietuvoje yra keletas tūkstančių. Dauguma užterštų teritorijų yra išsidėsčiusios vandenviečių sanitarinės apsaugos zonose, kuriose žemės gelmių teršimas neišvengiamai mažina vandenviečių išteklius ir blogina jų kokybę. Žemės gelmių tarša naftos produktais – plati ir sudėtinga tema. Ją visapusiškai aprėpti viename straipsnyje neįmanoma, todėl pabandysiu aptarti pagrindinius taršos naftos produktais bruožus – potencialių taršos židinių kiekį, užteršimo mastus ir jo pavojingumą, sklaidos geosferoje ypatumus, taršos minimizavimo priemones ir galimybes.
Taršos naftos produktais židiniai
Svarbiausi žemės gelmių teršimo naftos produktais ži
idiniai yra stacionarūs naftos verslo, energetiniai bei transporto objektai – naftos produktų sandėliai, degalinės, katilinės, šiluminės elektrinės, autotransporto įmonės, autoservisai ir kt. Kol kas Lietuvoje neatlikta visuotinė tokių objektų inventorizacija, todėl tikslus jų kiekis nežinomas. Juos galima apibūdinti tik apytiksliai remiantis netiesioginiais informacijos šaltiniais.
Pagal taršos potencijos dydį, t.y. naftos produktų saugyklų talpą ir apyvartą, ūkinius objektus – potencialius teršimo židinius – galima suskirstyti į penkias grupes.
Pirmoji grupė. Tai nedidelės talpos (50-100 t) ir apyvartos žinybinės – žemės ūkio bendrovių (buvusių kolūkių), transporto ir kitų gamybinių firmų – naftos produktų saugyklos. Spėjama, jog tokių saugyklų Lietuvoje iki 1990 m. buvo 4-5 tūkstančiai, o bendras jų plotas gali siekti 2,5 mln. m2.
Antroji grupė. Tai nedidelės vienkartinės talpos, tačiau intensyvios apyvartos objektai. Jiems priskiriamos mažmeninio prekybos tinklo degalinės. Iki 1990 m. Lietuvoje jų buvo apie 150. Pastaruoju metu tokių degalinių padaugėjo iki 650 ir jų skaičius nuolat auga. Preliminariais vertinimais jos užima apie 3,5 mln. m2 plotą.
Trečioji grupė. Tai stambios didmeninės prekybos arba rezervinės naftos produktų bazės. Tokių bazių Lietuvoje yra (buvo) apie 30. Dauguma jų priklausė AB “Lietuvos kuras”, tačiau pastaruoju metu vyksta intensyvi jų decentralizacija. Bendras bazių plotas yra apie 1,5 mln. m2.
Ketvirtoji grupė. Tai gana stambios žinybinės paskirties šiluminių elektrinių, geležinkelio objektų, katilinių ir kitų gamybinių objektų naftos produktų saugyklos. Apytiksliais du
uomenimis, tokių saugyklų Lietuvoje yra apie 130. Bendras jų plotas apie 0,8 mln. m2.
Į atskirą (penktąją) grupę galima išskirti buvusius Rusijos kariškių objektus. Tai stambios naftos produktų bazės, karinės technikos užpildymo degalais aikštelės ir kt. Preliminariais vertinimais tokio tipo karinių objektų buvo apie 180. Jie užima apie 4 mln. m2 plotą. Tokiu būdu bendras su naftos produktų verslu susijusių iki 1990 m. eksploatuotų ir šiuo metu eksploatuojamų objektų užimamas plotas labai apytiksliai sudaro apie 12 mln. m2. Atskirų taršos židinių grupių balansinis svoris parodytas 1 lentelėje.
1 lentelė. Žemės gelmių taršos naftos produktais potencialių židinių kiekis ir struktūra
Taršos židinių Kiekis Užimamas plotas
grupė vnt. % km 2 %
I 5000 83,47 2,5 20,33
II 650 10,85 3,5 28,46
III 30 0,50 1,5 12,20
IV 130 2,17 0,8 6,50
V 180 3,01 4,0 35,52
Iš viso 5990 100,00 12,3 100,00
Taršos židinių ištirtumas
Pirmieji žemės gelmių užterštumo naftos produktais tyrimai Lietuvoje atlikti dar 1969 m., t.y. prieš trisdešimt metų. Ypač juos suaktyvino apie 1972 m. beveik Vilniaus miesto centre kartu su šaltiniais ištekančiu gruntiniu vandeniu iš po žemės išsilieję skysti naftos produktai. Tai sukėlė skandalą net tuometinės Lietuvos aukščiausios valdžios sluoksniuose. Lietuvos Ministrų taryba įpareigojo atitinkamas organizacijas ir žinybas imtis skubių priemonių grunto ir požeminio vandens teršimui šiame rajone likviduoti. Tai buvo pirmasis ir kol kas vienintelis atvejis Lietuvos istorijoje, kai konkrečią žemės gelmių teršimo naftos produktais problemą svarstė ir sprendė Lietuvos Vyriausybė.
Pastarasis Vyriausybės nutarimas sukėlė grandininę reakciją žemesniuose valdžios sluoksniuose. Netrukus Lietuvos geologijos tarnyba išleido įsakymą, kuriuo įpareigojo 1983-1984 metais įrengti stebėjimo gręžinius visose šalyje esančiose naftos produktų tiekimo įmonėse jų įtakai požeminiam vandeniui išaiškinti. Dėl šio įsakymo preliminariai buvo ištirtas žemės gelmių užterštumas Alytaus, Kauno, Marijampolės, Švenčionėlių, Panevėžio, Telšių ir kitose naftos produktų bazėse. Be naftos bazių, pradėta tyrinėti ir kai kurie kiti naftos produktais aplinką galintys teršti objektai – degalinės, katilinės ir t.t. Iki 1990 m., t.y. iki Lietuvos Nepriklausomybės atgavimo, kruopščiau ar prasčiau buvo ištirta apie dvi dešimtys potencialių žemės gelmių teršimo naftos produktais židinių.
Antroji taršos naftos produktais židinių tyrimo banga sietina su Rusijos kariuomenės atsitraukimu iš Lietuvos ir jos paliktų teritorijų tyrimu 1992-1994 metais. Šiuo laikotarpiu laikantis tam tikro detalumo buvo ištirta apie 160 tokios rūšies žemės gelmių teršimo židinių. Daugeliu atvejų tai buvo labai preliminarūs tyrimai ir jų reikšmė bendrame užterštumo informacijos fone yra menkavertė. Vis dėlto keletas objektų (penkiolika) buvo ištirti gana detaliai. Kai kuriuose jų žemės gelmių užterštumo būklės stebėjimai vykdomi iki šiol.
Trečioji taršos naftos produktais židinių tyrimo banga kilo 1996 metais priėmus skysto kuro degalinių projektavimo, statybos ir eksploatavimo privalomus aplinkosauginius reikalavimus. Nuo tada iki šiol ekohidrogeologiniai tyrimai atlikti visose AB “Lietuvos kuras” degalinėse, dešimtyse kitų organizacijų degalinių, katilinėse ir t.t.
Tokiu būdu nuo 1969 m. iki šių dienų yra ištirta apie 360 potencialių taršos naftos produktais židinių.
Žemės gelmių taršos naftos produktais ypatumai
Susigėrę į žemę naftos produktai kontaktuoja su gruntu, vandeniu ir oru. Kontakto metu pasireiškia fizikiniai-cheminiai, cheminiai bei biocheminiai procesai, dėl kurių keičiasi naftos produktų fizinis būvis ir cheminė sudėtis. Dėl to žemės gelmėse jie gali būti vienfazinio fliuido, tikrojo tirpalo, emulsijos, garų pavidalo, taip pat adsorbuoti ant grunto grūdelių paviršiaus plėvelės pavidalo.
Visiškai įsotinus naftos produktais tam tikrą tūrį sauso smėlingo grunto, skysta jų fazė užima maždaug 60-70% porinės erdvės, maždaug 20-25% užstringa grunto kapiliaruose ir apie 5-10% adsorbuosis ant grūdelių paviršiaus. Paprastai kalbant tai reiškia, jog vienas m3 sauso smėlio gali adsorbuoti maždaug 50-70 l naftos produktų. Ši grunto geba adsorbuoti naftos teršalus yra be galo svarbi aplinkosauginiu požiūriu, nes tai lemia į žemę susigėrusių teršalų išsisklaidymo galimybes, o drauge ir taršos pavojingumą aplinkai. Kuo grunto grūdeliai smulkesni, tuo daugiau teršalų jis sulaiko, ir atvirkščiai. Greičiausiai ir toliausiai naftos produktai sklinda žvyringame grunte.
Prasisunkę per sausą gruntą, naftos produktai pasiekia gruntinio vandens paviršių, čia kaupiasi ir pradeda plisti horizontalia kryptimi. Plintant vandens paviršiumi, dalis naftos produktų ištirpsta gruntiniame vandenyje, kita dalis jų migracijos kelyje adsorbuojama uolienų. Svyruojant gruntinio vandens lygiui, ant jo susikaupę naftos produktai išstumiami arba nugramzdinami į švarias aeracijos zonos bei vandeningo sluoksnio uolienas, kuriose dalis jų taip pat adsorbuojami. Tokiu būdu iš mažo taršos židinio žemės gelmėse gali susiformuoti kelių kilometrų ilgio ir pločio taršos arealai. Atskiro fizinio būvio naftos produktai požemyje migruoja ir sklaidosi savaip.
Dujinių angliavandenilių judėjimą uolienose lemia dujų difuzija ir gruntinio vandens lygio svyravimai. Vandens lygiui krintant, į gruntą įsiurbiamas tam tikras kiekis oro ir angliavandenilių garų koncentracija jame sumažėja. Kai vandens lygis kyla, atmosferinis oras iš grunto porų išstumiamas. Šiuo metu angliavandenilių koncentracija grunte padidėja. Skysti naftos produktai uolienose juda veikiami gravitacijos. Kaip jau buvo minėta aukščiau, aeracijos zonoje jų migracija vertikali. Barjeras vertikaliai migracijai yra mažiau laidžios uolienos arba gruntinio vandens paviršius. Pasiekę šiuos barjerus naftos produktai kaupiasi ir migruoja jų paviršiumi.
Tuo atveju, kai migracija vyksta vandens paviršiumi, didelę svarbą jos tempui turi gruntinio vandens paviršiaus hidraulinis nuolydis, uolienų mechaninė sudėtis ir homogeniškumas filtraciniu atžvilgiu.
Vandenyje ištirpę ir emulguoti naftos produktai migruoja pernešami filtracinio srauto ir difuzijos. Migracijos tempui ir krypčiai lemiamą įtaką turi filtracinio srauto tėkmė. Todėl dažniausiai naftos produktai nuo taršos epicentro išplinta tik viena kryptimi.
Ištirpusių ir emulguotų naftos produktų taršos arealas visais atvejais susiformuoja didesnis nei išplinta skystas fliuidas. Tai priklauso nuo daugelio hidrodinaminių, litologinių ir kitų faktorių. Nustatyta, jog Lietuvos sąlygomis, t.y. ledyninės kilmės nuogulose, skystų naftos produktų arealas dažniausiai tesudaro apie 40-60% ištirpusių NP išplitimo ploto. Literatūros šaltiniai nurodo, jog šių arealų santykis gali siekti net 1/81.
Svarbią reikšmę taršos migracijos vandeningame sluoksnyje tempui turi taršos arealo amžius. Paprastai intensyvus teršalų plitimas vyksta pradinėje stadijoje. Vėliau šis procesas stabilizuojasi. Dar vėliau vyksta atvirkštinis procesas – taršos arealas pradeda trauktis. Kaip rodo faktiniai tyrimų duomenys, tokios plėtros būsenos šiuo metu yra dauguma Lietuvos žemės gelmėse susiformavusių taršos naftos produktais arealų.
Žemės gelmių užteršimo mastai
Remiantis beveik 200 potencialių taršos naftos produktais židinių tyrinėjimo duomenimis, pagal žemės gelmių užteršimo lygį juos galima suskirstyti į tris grupes: neužterštus arba mažai užterštus, užterštus ir labai užterštus.
Pirmosios grupės židiniuose teršalai aptinkami tik sausame (aeracijos zonos) grunte ir gruntiniame vandenyje. Užteršimo lygis yra artimas didžiausiam leidžiamam. Antrosios grupės židiniuose jau užterštas ir vandeningo sluoksnio gruntas, tačiau tik adsorbuotos formos naftos produktais. Trečiosios grupės židiniuose be užteršto gruntinio vandens ir vandeningo sluoksnio grunto dalis naftos produktų yra skysto pavidalo ir plūduriuoja ant gruntinio vandens paviršiaus. Pastarieji taršos židiniai aplinkai pavojingiausi. Pirmosios grupės židiniai sudaro apie 42% visų potencialių taršos židinių, antrosios grupės – 46% ir trečiosios – 12%.
Lyginant susiformavusių taršos arealų ir taršos židinių plotus, matyti, jog taršos arealai vidutiniškai 8-10 kartų didesni. Tokiu būdu, apytiksliai žinant bendrą taršos židinių plotą ir jų taršos lygį, ši aplinkybė leidžia daryti prielaidą, jog naftos produktais užterštos teritorijos plotas Lietuvoje siekia 50-60 km2 arba 0,08-0,09% visos Lietuvos teritorijos.
Didžiausi taršos arealai iki šiol yra išaiškinti buvusių Vilniaus, Alytaus, Valčiūnų naftos bazių rajonuose, Zoknių aerouoste.
Štai Vilniaus bazės rajone taršos šleifas yra apie 900 m ilgio ir 400-500 m pločio. Tyrimų metu (1983-1990 m.) čia maždaug 2,4 ha plote ant gruntinio vandens tyvuliavo skystų naftos produktų sluoksnis, kurio storis gręžiniuose buvo 0,25-0,35 m, vietomis siekė net 0,76 m. Naftos produktus sudarė dyzelinio kuro ir benzino mišinys. Didesnę mišinio dalį (apie 60-70%) sudarė dyzelinis kuras. Teršalų šleifas visiškai priartėjo prie Neries slėnyje įsikūrusių dviejų centralizuotų vandenviečių, tiekiančių vandenį kelioms dešimtims tūkstančių Vilniaus gyventojų.
Vandenviečių gelbėjimui buvo imtasi intensyvių taršos mažinimo ir stabdymo priemonių. Tai padėjo apsaugoti jų išteklių kokybę, tačiau kainavo milijonus litų.
Panaši situacija devintajame dešimtmetyje susiklostė Alytuje. Čia taršos arealas nuo naftos produktų bazės nusidriekė dviem šleifais. Vienas – 1350 m ilgio ir 300 m pločio pasklido po miesto centru ir užteršė daugiau kaip 100 šachtinių šulinių, kitas – 550 m ilgio ir 350 m pločio nusidriekė Vidzgirio vandenvietės link. Iškilo gana rimtas šios vandenvietės užteršimo pavojus. Čia taip pat buvo imtasi aktyvių taršos sumažinimo ir stabdymo priemonių, kurios minimaliai sumažino vandenvietės užteršimo grėsmę, tačiau ji vis dar išlieka aktuali.
Panašios kaip Vilniaus ir Alytaus situacijos klostosi daugelio taršos arealų rajonuose.
Žemės gelmių užteršimo mažinimo galimybės
Daugelis patyrė, kaip sunku nusiplauti benzinuotas rankas. Ši patirtis leidžia suvokti, ką reiškia išvalyti naftuotus žemės klodus. Tai labai sudėtingas procesas, reikalaujantis didelių materialinių, finansinių ir intelektualinių išteklių. Be to, autoriaus žiniomis, pasaulyje nėra nei vieno atvejo, kad naftos produktais užterštos žemės gelmės būtų visiškai išvalytos. Nepaisant to, daugelyje valstybių, taip pat ir Lietuvoje, tai atliekama.
Būdų valyti naftos produktais užterštą požemį yra daug. Valyti galima užterštą terpę iškasus arba vietoje, nekeičiant natūralios žemės gelmių sanklodos. Pastarasis būdas (dar vadinamas in situ) naudojamas giliai užterštiems sluoksniams valyti. Kai užterštas paviršinis arba negiliai slūgsantis gruntas, jis dažniausiai valomas jį iškasus.
Pagal teršalų pašalinimo iš užterštos terpės principus, valymo metodai skirstomi į fizinius, fizinius-cheminius, terminius ir biologinius. Savo ruožtu, kiekvienas jų turi daugybę technologinių atmainų.
Lietuvoje valyti požemį in situ metodais pradėta maždaug prieš dešimt metų. Pirmasis objektas – Vilniaus naftos bazė. Pastaruoju metu Lietuvoje taip valomi trys objektai – Vilniaus, Valčiūnų ir Alytaus naftos bazės. Visuose objektuose valoma hidrodinaminiu metodu. Jo veikimo principas paremtas depresinio piltuvo gruntinio vandens paviršiuje sudarymu ir skystų naftos produktų, susikaupusių ant gruntinio vandens paviršiaus, patraukimu į centrinį gręžinį. Dėl to šiuo metodu iš požemio galima ištraukti tik skystus naftos produktus. Po išvalymo požemyje lieka grunto daleles aplipę (adsorbuoti) naftos produktai. Pastariesiems ištraukti iš požemio arba sunaikinti sluoksnyje reikalingi kitokie valymo metodai – vakuuminės ekstrakcijos, terminiai, biologiniai ir kt. Lietuvoje šie metodai kol kas nenaudojami. Prieš keletą metų Vilniaus naftos bazės rajone buvo atliekami mikrobiologinio valymo metodo įdiegimo eksperimentai. Tačiau dėl nepalankių hidrogeologinių sąlygų bei aukšto užteršimo lygio šio metodo įdiegimo duotajame objekte buvo atsisakyta. Iki šiol paminėtuose trijuose objektuose iš žemės gelmių išsiurbta apie 3200 tonų skystų naftos produktų. Vien tik Vilniaus bazės rajone išsiurbta apie 2700 tonų. Vaizdžiai tariant, tai yra pilnos 45 geležinkelio cisternos.
Pastaruoju metu Lietuvoje diegiamas vakuuminio išsiurbimo metodas. Tai vienas pažangiausių šiuo metu pasaulyje naudojamų metodų, skirtas valyti daugiau molingos litologinės sudėties gruntą.
Žemės gelmių valymas – kritinė taršos mažinimo priemonė. Tačiau yra ir kitų, kur kas pigesnių ir ekologiškai efektyvesnių būdų, kaip apsaugoti žemės gelmes nuo teršimo naftos produktais ateityje. Vienas iš jų – tai teritorinis naftos verslo objektų planavimas, paremtas natūralaus žemės gelmių apsaugojimo bei vietovės jautrumo taršai kriterijais.
Nustatyta, jog didžiausi ir pavojingiausi taršos arealai susiformavę tose vietose, kur naftos verslo objektai – potencialūs taršos židiniai – pastatyti ant smėlingo, vandeniui, taip pat ir naftos produktams gerai laidaus grunto, kur didelis požeminio vandens tėkmės filtracinis greitis, objektai yra arti gyvenamųjų kvartalų, artezinių šulinių ar vandenviečių. Tuo tarpu vietovėse, kur žemės gelmių viršutiniai sluoksniai sudaryti iš molingų darinių, jų užteršimo mastai analogiškuose taršos židiniuose yra žymiai mažesni.
Ar šis taršos mažinimo būdas ateityje bus efektyviai naudojamas, labai daug priklausys nuo statybų planavimo ir projektavimo specialistų, kurių dauguma, manau, yra ir šio žurnalo skaitytojai.

Leave a Comment