CC BY
25
Dr Mladen Vuruna,
potpukovnik, dipl. inž.
Vojna akademija — Odsek logistike, Beograd
profesor dr Dušan Antonović
dipl. inž.
Tehnolosko-metalurski fakultet, Beograd
MIGRACIJA DIZEL GORIVA IZLIVENOG U POVRSINSKE SLOJEVE ZEMLJISTA
UDC: 665.75 : 504.5
Rezime:
U radu su prikazane osnovne fizičko-hemijske karakteristike dizel goriva i zemljista. Objasnjena je migracija izlivenog naftnog zagađivača kroz vertikalni profil zemljista. U eks-perimentalnom delu ispitivane su koncentracije dizel goriva i relativne koncentracije n-alka-na u povrsinskim slojevima peska, u koje gorivo dospeva kao posledica akcidentnog izliva-nja. Utvrđeno je da se koncentracije dizel goriva menjaju sa vremenom nakon izlivanja u svim ispitivanim slojevima. Takođe, utvrđeno je da se dizel gorivo, kao potencijalni zagađi-vač, u prvih sest nedelja, uglavnom, zadr'ava u povrsinskom sloju dubine 30 cm, a objasnje-ne su i mogucnosti sanacije zagađenog zemljista.
Ključne reči: dizel gorivo, zemljiste, koncentracija izlivenog goriva, relativne koncentracije n-alkana, tehnike čišćenja.
MIGRATION OF DIESEL FUEL SPILLED IN SUBSURFACE LAYERS OF SOIL
Summary:
The basic physical and chemical properties of both diesel fuel and soil have been given in this article and oil pollutants migration through vertical soil profile have been explained as well. In the experimental part of the paper both the concentrations of diesel fuel and relative concentrations of n-alkynes spilled in sandy soil by accident have been investigated. It has been proven that the concentrations of diesel fuel have changed in all layers of soil depending on the time after spill. Diesel fuel as possible pollutant has been retained 30 cm deep in sandy soil during six weeks after spill. Finally, cleanup techniques of polluted soil have been explained.
Key words: diesel fuel, soil, spilled fuel concentration, n-alkanes relative concentratiions, cleanup techniques.
Uvod
Na pocetku 21. veka nafta kao strate-ska sirovina i osnovni energetski resurs, postaje sve znacajnija. Sa narastajućim znacajem nafte tesno su povezana i dva problema: problem rezervi i zagađenja ži-votne sredine. Ovaj drugi problem je po-slednjih decenija obeleženih vrtoglavim tehnoloskim napretkom, dospeo u samu žižu interesovanja javnosti ekonomski
razvijenih zemalja. U razvijenom svetu gotovo da nema institucija koje ne pridaju poseban znacaj zastiti životne sredine i u svoje planske aktivnosti ukljucuju preven-tivne mere i postupke zastite. Tako je, na primer, obaveza svih građana i institucija na Floridi da nadležnim državnim organi-ma prijave izlivanja goriva koja su veća od 25 galona (95 litara) [1]. Ipak, uz sve napore, životna sredina je i dalje ugrože-na, svakim danom sve vise.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
451
Nafta i njeni derivati, uz pesticide, predstavljaju osnovne zagadivace tri aspek-ta životne okoline: vode, vazduha i zemlji-{ta. Problem zagadenja naftom i njenim de-rivatima je složen, jer je rec o sme{ama ciji uticaj na životnu sredinu zavisi od fizicko--hemijskih karakteristika jedinjenja koja ulaze u njihov sastav, osobina same sme{e, kao i uslova i stanja u životnoj sredini. Zbog toga je praćenje promena na takvom zagadi-vacu, {to je važan korak u dono{enju odluka koje se ticu zastite ili saniranja posledica zagadenja, veoma složena aktivnost na koju uticu brojni, tesno povezani faktori.
Od sva tri aspekta životne okoline zemljiste je svakako najsloženije, kako po sastavu i fizicko-hemijskim karakteri-stikama, tako i zbog uzajamnog delova-nja sa zagadivacima. Dosadasnja istraži-vanja većim delom su usmerena ka utica-ju zagadivaca na vodu i vazduh, a ma-njim delom na zemljiste. Ovaj rad je do-prinos razjasnjenju problema zagadenja zemljista naftnim derivatima.
Dizel goriva kao potencijalni
zagađivaci zemljista
Dizel goriva su tecna ugljovodonic-na jedinjenja koja se dobijaju iz nafte, po frakcionom sastavu to su gasna ulja koja
sadrže do 500 razlicitih jedinjenja. Prema uslovima eksploatacije dizel goriva se dele na vrlo laka (D1), laka (D2), srednja (D3) i specijalna (Ds).
U dizel goriva spadaju frakcije nafte, od petroleja do lakih ulja. Prema hemijskom sastavu to su složene smese velikog broja razlicitih ugljovodonika sa C8 do C26 atoma u molekulu, kao organskih jedinjenja sum-pora, azota i kiseonika. Osnovu dizel goriva cine molekuli sa C12 do C20 atoma, koji naj-većim delom isparavaju u granicama od 170°C do 350°C. Slicno ostalim tecnim naftnim proizvodima, u dizel gorivima su prisutne sledeće grupe ugljovodonika:
- alkani i izo-alkani (parafini), od C10H22 do C26H54 (oko 41%);
- monociklicni, diciklicni i triciklic-ni cikloalkani (petoclani, sestoclani i me-soviti nafteni), koji se kreću u granicama C10H20 do C26H52 (36%);
- monoaromatski ugljovodonici, di-aromatski ugljovodonici (od C12H18 do C24H42) i jedinjenja mesanih naftensko--aromatskih struktura (CnH2n_8) (22,6%);
- policiklicna aromatska jedinjenja (0,4%).
Osnovne fizicko-hemijske karakteri-stike dizel goriva prikazane su u tabeli 1.
Tabela 1
Fizicko-hemijske karakteristike dizel goriva
Karakteristike Dizel goriva
D1 D2 D3 D2S
Gustina na 15°C, g/cm3 0,80-0,84 0,81-0,86 0,83-0,88 0,81-0,86
Destilacija
- do 300°C, predestilise najmanje, vol. % - do 360°C, predestilise najmanje, vol. % 90 90 60 90
Viskozitet na 20°C, mm2/s 1,0-6,5 1,8-9,0 5,0-25,0 1,8-9,0
Filtrabilnost,°C, zimski/letnji diz., ispod -17, -7 -9, +1 - -20,-
Tacka paljenja, °C, iznad 40 55 65 55
Koks, mas. %, najvise 0,10 0,15 0,30 0,10
Pepeo, mas. %, najvise 0,01 0,02 0,05 0,02
Voda, vol. %, najvise 0,05 0,10 0,25 0,10
Sumpor, mas. %, najvise 0,5 1,0 1,5 0,2
Cetanski broj, najmanje 45 45 35 45
452
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
Gustina dizel goriva zavisi od temperature. Dizel goriva su smese nekoliko stotina jedinjenja cija je gustina razlicita, dok se gustina same smese kreće od 0,8 do 0,88 g/cm3. Dizel gorivo ima odgova-rajući viskozitet koji je neophodan za op-timalno rasprsivanje, rad pumpe visokog pritiska motora i proticanje pri niskim temperaturama. Filtrabilnost dizel goriva i tacka stinjavanja su temperature pri ko-jima dolazi do prekida proticanja goriva usled kristalizacije parafina. Tacka palje-nja je temperatura goriva pri kojoj se iz-nad povrsine goriva formiraju gasovi koji se pale otvorenim plamenom. U dizel go-rivu sumpor se nalazi u nekim organskim jedinjenjima. Njegovo prisustvo je nepo-željno zbog zagađenja životne sredine, korozije motora i smanjenja toplotne mo-ći goriva. Cetanski broj predstavlja sklo-nost dizel goriva ka samopaljenju i zavisi od hemijskog sastava goriva. Sa pora-stom cetanskog broja raste i sklonost ka samoopaljenju.
Razlike između dizel goriva za vo-zila putnog saobraćaja, ulja za loženje i goriva za brodske dizel motore prikazane su u tabeli 2 [2].
Karakteristike zemljišta
Zemljiste je povrsinski sloj Zemlji-ne kore, nastao kao rezultat zajednickog uticaja na geoloski supstrat elemenata klime, živih i mrtvih organizama, vreme-na i lokalnog reljefa [3]. To je trofazni i polidisperzni sistem, ciju tvrdu fazu cine mineralne i organske cestice (40-60% ukupne zapremine zemljista), sadrži tec-nu vodu sa rastvorenim gasovima i sa-stojcima tvrde faze, dok je ostatak obu-hvaćen porama ciji udeo varira od 20 do 80%. Najvažnije osobine zemljista su morfologija, hemijski i mineralni sastav, fizicke, hemijske i bioloske osobine, kao i vodni, vazdusni, toplotni i hranljivi re-žimi. Trofazni sistem zemljista prikazan je na slici 1.
Najvažnije fizicke osobine zemljista su mehanicki sastav, dubina, specificna masa, zapreminska masa (zbijenost), spe-cificna povrsina i poroznost (supljika-vost).
Mehanickim sastavom objasnjava se prisustvo mehanickih elemenata, odvoje-nih komada stena i minerala, kao i cesti-ca organskih materija, obrazovanih pro-
Tabela 2
Fizicko-hemijske karakteristike dizel goriva D2 za vozila putnog saobraćaja, ulja za loienje i goriva za
brodske dizel agregate
Karakteristike Dizel goriva (D2) Ulja za loženje Brodski dizel
Gustina na 15°C, g/cm3 0,83-0,86 0,81-0,90 0,82-0,92
Destilacija, °C 160-390 160-400 170-420
Viskozitet na 40°C, mm2/s 2,0-4,5 2,0-7,4 1,5-7,4
Tacka paljenja, °C, iznad 56 56 60
Tacka stinjavanja, °C, ispod -5 0 -6
Sumpor, mas. %, najvise 0,005-0,05* 0,2 1,5-2,0
* Podaci su preuzeti iz API standarda i standarda Evropske zajednice, ciji su zahtevi za neke fizicko--hemijske karakteristike stroži od nasih.
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
453
cesima transformacije stena, minerala i organskih ostataka. Prema međunarodnoj klasifikaciji mehani~ki elementi su razvr-stani u sest grupa: kamenje, sljunak, pe-sak, prah, glina i koloidi.
Dubina zemljista je rastojanje od povrsine do dna zemljisnog profila, a va-rira od 2 do 3 cm do 2 do 3 m. Po dubini, zemljiste se deli na pet klasa: veoma plit-ko (<15 cm), plitko (15-30 cm), srednje duboko (30-60 cm), duboko (60-100 cm) i veoma duboko (>100 cm).
Specifi~na masa predstavlja masu je-dini~ne zapremine zemljista osusenog na 105°C, bez pora. Specifi~na masa zemlji-sta siromasnog humusom varira od 2,5 do 2,7 g/cm3, dok se kod humusom bogatih zemljista ona kreće od 2,3 do 2,4 g/cm3.
Zapreminska masa zemljista je masa jedini~ne zapremine zemljista osusenog na 105°C, sa porama. Ovde se uzima u obzir tvrda i gasovita faza zemljista. Vrednosti zapreminske mase kreću se od 0,2 g/cm3 u nekim humusom bogatim ze-mljistima do 2 g/cm3 u jako zbijenim gli-nusama.
Specifi~na povrsina je zbir povrsina svih ~estica u jedinici mase zemljista. U zemljistu bogatom humusom i minerali-
ma gline specifi~na povrsina je izuzetno velika. Na primer, specifi~na povrsina gline, sastavljene pretežno od minerala smektita i vermikulita, varira od 600 do 800 m2/g.
Poroznost zemljista je zbir zapremi-na svih pora u zemljistu, izražen u pro-centima u odnosu na ukupnu zapreminu. Veli~ina pora, prema sirini, kreće se od dela mikrona (<1 nm) do preko 10 cm, a prema dužini od dela milimetra do preko 100 cm. Najvažnije hemijske osobine zemljista su hemisorpcija, fizi~ko-hemijska adsorpcija jona, bioloska, mehani~ka i fi-zi~ka sorpcija materija, kiselost i alkal-nost.
Pod hemisorpcijom se podrazumeva obrazovanje tesko rastvorljivih jedinjenja koja se talože iz zemljisnog rastvora i ulaze u sastav tvrde faze zemljista. Fizi~-ko-hemijska adsorpcija jona je sposob-nost zemljista da na povrsinama koloid-nih disperzija adsorbuje i razmenjuje ra-nije adsorbovane jone sa ekvivalentnom koli~inom jona iz zemljisnog rastvora. Biljke uzimaju materije iz zemljista i pri-zemne atmosfere sto se naziva bioloskom sorpcijom. Mehani~ka sorpcija je spo-sobnost zemljista da u svojim porama
454
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
mehanicki zadržava koloidne i krupnije disperzije, a fizicka sorpcija (adsorpcija) - privlacenje i zadržavanje na povr{ina-ma cestica zemlji{ta molekula gasova, vode, rastvorenih materija, koloida i mi-kroorganizama pod uticajem medumole-kulskih adsorpcionih sila. Isu{ene cestice zemlji{ta najbolje adsorbuju vodenu pa-ru, obrazujući tanku opnu higroskopske vode, a od tecnosti molekule organskih materija. Organske molekule najbolje adsorbuju minerali gline, pre svih smektit. Glinom bogata zemlji{ta odlicno adsorbuju i gasove (NH3, HCN, COCl2...).
Kiselost zemlji{ta uslovljena je pri-sustvom vodonikovih jona koji se obra-zuju disocijacijom razlicitih kiselina i hi-drolitickih kiselih soli (npr. H2CO3, AlCl3, FeSO4). Pod alkalno{ću zemlji{ta podrazumeva se prevladavanje slobodnih hidroksilnih jona u odnosu na vodoniko-ve jone. Povećana alkalnost uslovljena je pojacanim prisustvom hidrolitickih alkal-nih soli (CaCO3, karbonati i silikati al-kalnih metala).
Kada je rec o sastavu minerala, ve-ćina vrsta minerala prisutnih u zemlji{tu svrstava se u neku od sledećih zbirnih grupa: primarni silikati, kvarc i opal, mi-nerali gline, minerali prostih soli i mine-rali hidroksida. U zemlji{tu su najzastu-pljeniji kvarc i opal i minerali gline. Kvarc i opal zastupljeni su preko 90% u pesku i u malim kolicinama u gotovo svim vrstama gline. Minerali gline su sit-nodisperzni sekundarni hidratisani alu-mo, alumoferimagnezijski i magnezijski silikati sa promenljivim sadržajem glav-nih sastojaka (Si, Al, Fe, Mg, H2O) i pri-sustvom mnogih drugih elemenata u ma-lim kolicinama (Mn, Ti, Ni, Cr, Co, Cu, Zn, Pb, B, P, S, Cl i F).
Kretanje dizel goriva izlivenog u
zemljiste
Dizel gorivo može se naći u zemlji-{tu, {to je posledica akcidentnog izlivanja.
U povr{inskim slojevima tla gorivo se može naći raspodeljeno izmedu tecne, cvrste i gasovite faze zemlji{ta, odnosno, adsorbovano na cesticama, rastvoreno u vodi, u gasovitom stanju ili kao slobodna tecna faza. Slobodna tecna faza obrazuje se samo pri većim koncentracijama izlivanja. Od raspodele po fazama zavisi kretanje (prodiranje) goriva kroz povr-{inske slojeve [4-6].
Dizel gorivo može prodirati kroz ze-mlji{te u horizontalnom i vertikalnom pravcu. Horizontalno kretanje, ili bocno rasprostiranje, znacajno je kod tla zasiće-nih vodom, ili kada gorivo stigne do gor-nje granice nivoa podzemnih voda. Sa horizontalnim kretanjem, ukoliko je ono ograniceno na povr{inske slojeve, pove-ćava se kontaminirana povr{ina, ali je olak{ana fotodegradacija i uklanjanje lak{ih ugljovodonika isparavanjem. Ver-tikalno kretanje kroz profil zemlji{ta, po-sredstvom gravitacije, u većini slucajeva akcidentnih izlivanja predstavlja domi-nantan proces. Brzina vertikalnog prosti-ranja zavisi od prirode i strukture zemlji-{ta, vrste i kolicine naftnog zagadivaca, klimatskih faktora i gustine vegetacionog pokrivaca.
Pored horizontalnog i vertikalnog prostiranja, dizel gorivo u zemlji{tu može se kretati i pod uticajem podzemnih voda, kao slobodna tecna faza formirana iznad podzemnih voda. Takode, važno je i kretanje gasovite faze koja u odnosu na tecnu brže prolazi izmedu strukturnih agregata zemlji{ta i na taj nacin preostalu ugljovo-
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
455
donicnu masu cini gušćom i viskoznijom, a samim tim i manje pokretnom.
Prostiranje izlivenog goriva kroz ze-mljišni profil prikazano je na slici 2.
Remedijacija zagađenog zemljišta
Remedijacijom zaga|enog zemljišta obuhvaćeni su postupci cišćenja radi sanaci-je posledica zaga|enja. Remedijaciju je mo-guće sprovesti na samom mestu zaga|enja ili premeštanjem zaga|enog zemljišta na druge lokacije. Cišćenje zemljišta na mestu zagalenja dozvoljeno je samo pod uslovom da nema opasnosti po životnu sredinu, od-nosno, da u blizini nema ljudskih naselja, postrojenja za snabdevanje vodom ili ose-tljivih životnih zajednica, kao što su mocva-re, jezera, reke i sl. [7]. Izbor mesta i nacina remedijacije, kao i optimalnog vremena rea-lizacije, zavisi od mnogih faktora (koncen-tracije izlivenog goriva, vrsta izlivene mate-rije, vremena tokom kojeg je zemljište izlo-ženo zagalenju, distribucije zagalivaca u zemljišnom profilu, dubine podzemnih vo-da, stepena ugrožavanja životne sredine [1].
Navodimo najvažnije tehnike reme-dijacije:
Vakuum-ekstrakcija pogodna je za uklanjanje isparljivih jedinjenja iz ze-mljišta ili iz slobodne tecne faze formira-ne iznad podzemnih voda. Zasnovana je na stvaranju vakuuma u posebno iskopa-nim bunarima, u koje se iz okolnog ze-mljišta izvlaci vazduh. Protok vazduha podstice isparavanje lakše isparljivih jedinjenja i, na taj nacin, uz pomoć vakuuma, vrši se uklanjanje zagalivaca iz ze-mljišta. Tehnika vakuum-ekstrakcije naj-efikasnija je na zemljištima zagalenim benzinskim frakcijama.
Ispiranje zagađenog zemljista zasni-va se na ispiranju vodom sa deterdženti-ma ili pogodnim rastvaracima (metanol, heksan i sl.). Ispiranje zemljišta moguće je izvršiti na mestu zagalenja ili skida-njem zagalenog sloja i njegovim propu-štanjem kroz postrojenja za ekstrakciju. Ovu tehniku treba sprovoditi oprezno, narocito na mestu zagalenja, jer u tom slucaju postoji mogućnost ugrožavanja podzemnih voda ili izvora pitke vode.
Biodegradacija mikroorganizmima koji poti~u sa mesta zagađenja. Mikroor-ganizmi koji poticu sa mesta zagalenja mogu da razgrade naftne zagalivace koji
Slobodna tcčna t’aza
Sl. 2 — Naftni zagađivac izliven u zemljiste
456
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
su u nezasićenoj zoni adsorbovani na ce-sticama zemljista (rezidualna faza). Ak-tivnost mikroorganizama može se poja-cati uvođenjem svežeg vazduha i odgo-varajuće prihrane, ali brizina strujanja vazduha ne sme biti velika. Ova metoda je veoma uspesna pri izlivanju srednjih destilata nafte (petrolejske i dizelske frakcije).
Obrada zemlje. Na mestu zagađenja, ukoliko je zagađenje manjeg obima, može se izvrsiti i specijalna obrada zemljista, odnosno iskopavanje zagađenog zemljista, koje se razbacuje preko nepropusne plasticne folije u obliku tankog sloja. Za-gađivaci se uklanjaju isparavanjem, bio-degradacijom i fotodegradacijom.
Fiksacija zemljista. Zagađeno ze-mljiste može se odvojiti od tla i pomesati sa cementnim jedinjenjima i stabilizatori-ma. Cementna jedinjenja vezuju se sa za-gađivacem, a stabilizatori sprecavaju odvajanje rastvorljivih jedinjenja od zace-mentirane mase. Ovako fiksirano zemlji-ste vraća se na mesto gde je iskopano.
Termička obrada. Izlaganjem zaga-đenog zemljista povisenim temperatura-ma moguće je iz njega odstraniti zagađi-vace poreklom iz nafte. Oni se uklanjaju isparavanjem, povećanjem njihove po-kretljivosti i potpunim spaljivanjem. Ova tehnika ne sme se sprovoditi ukoliko nisu preduzete neophodne mere zastite vazdu-ha od gasova koji se oslobađaju tokom sagorevanja i isparavanja.
Opis eksperimenta
U radu je ispitivana promena kon-centracije izlivenog dizel goriva u vre-menu, u povrsinskim slojevima peska.
Plasticne cevi dimenzija 30x15 cm napunjene su peskom zapreminske gusti-ne 1,65 g/cm3. Za eksperiment je odabran dunavski refulisan pesak, prikupljen sa desne obale Dunava, 7 km uzvodno od Zemuna. Na povrsinu peska izliveno je dizel gorivo D-2 u koncentraciji 10 l/m2 (prosecna koncentracija akcidentnih izli-vanja). Kolone sa zagađenom zemljom držane su sest nedelja napolju pod nad-stresnicom, u realnim uslovima, pri pro-menljivoj temperaturi i vlažnosti vazdu-ha. Povrsina zagađenog zemljista deli-micno je bila izložena vetru i suncevoj svetlosti, ali ne i padavinama.
Meteoroloski uslovi eksperimenta prikazani su u tabeli 3.
Tabela 3
Uslovi eksperimenta
Period (dani) Temperatura, °C Relativna vlažnost, %
Prosecna maks./min. Prosecna maks./min.
0-11 4,18 14/-3 64 95/30
11-41 13 23/2 56 97/20
Uzorci zagađenog zemljista uzimani su neposredno nakon izlivanja, a zatim 11. i 41. dana iz cetiri povrsinska sloja: 05 cm, 5-10 cm, 10-15 cm i 15-30 cm. Nakon vađenja iz kolona svaki sloj je do-bro promesan, upakovan u plasticne vreći-ce i do ekstrakcije držan na -5°C. Napra-vljeno je onoliko kolona koliko je puta uziman uzorak, odnosno, nakon uzimanja uzoraka kolona je ispražnjena, a za nared-no uzimanje pripremljena je druga kolona, po svemu istovetna prethodnoj.
Uzorci zagađenog zemljista esktra-hovani su najkasnije sedam dana nakon uzimanja. Ekstrakcija je sprovedena pre-ma modifikovanoj proceduri defmisanoj standardom ISO/DIS 16703. Oko 4 g zemlje ekstrahovano je na mehanickoj tresi-lici acetonom analiticke cistoće, u kolicini
VOJNOTEHNIČKI GLASNIK 5/2005.
457
od 3 ml acetona po gramu zagadene ze-mlje. Ekstrakcija je trajala 3x15 minuta. Nakon toga, na uredaju za centrifUgiranje odvojen je rastvor od zemlje, a onda je na vakuum-evaporatoru, uz pomoć vodene pumpe, uklonjen aceton. Dobijeni ekstrakt susen je na sobnoj temperaturi 4 sata.
Masa ekstrakta izmerena je i izraže-na u miligramima, na prvu decimalu. Izmerena masa ekstrahovanog dizel goriva preracunata je u koncentraciju zagadenja, odnosno koncentraciju izlivenog goriva (mg goriva/kg zemlje).
Dizel gorivo, ekstrahovano iz povr-sinskih slojeva peska, analizirano je me-todom gasne hromatografije na uredaju Varian 3400 sa plameno-jonizujućim de-tektorom. Rezultat analize je distribucija normalnih alkana ili raspodela relativnih koncentracija n-alkana u nizu od dekana do pentakozana.
Rezultati i diskusija
Rezultati eksperimenta prikazani su u tabeli 4.
Tabela 4
Koncentracija izlivenog dizel goriva po slojevima zemljista
Zemljiste Pesak
Sloj Koncentracija ekstrahovanog dizel goriva, mg/kg
Neposredno nakon izlivanja 11. dan 41. dan
0-5 cm 89482 38606 27276
5-10 cm 1648 31893 24219
10-15 cm - 12063 19480
15-30 cm - 310 3046
U prvih sest nedelja nakon izlivanja koncentracija izlivenog dizel goriva u povrsinskom sloju peska neprestano se smanjuje. Znatno smanjenje nastupilo je nakon jedanaest dana (vise nego dvostru-ko). Na kraju ispitivanog perioda kon-
centracija izlivenog goriva u sloju 0-5 cm smanjila se vise nego trostruko. U sloju peska dubine 5-10 cm koncentraci-ja izlivenog goriva u prvih jedanaest dana povećala se skoro 20 puta. Do kraja ispitivanog perioda koncentracija u ovom sloju smanjila se za oko 25% u odnosu na 11. dan.
U donjim slojevima peska nije utvr-deno prisustvo goriva neposredno nakon izlivanja. U sloju 10 do 15 cm koncentracija izlivenog goriva povećava se u ce-lom ispitivanom periodu, ali je znatno povećanje nastupilo nakon jedanaest dana. Porast koncentracije u sloju 15 do 30 cm utvrden je u periodu od 11. do 41. dana (oko 10 puta).
Koncentracija izlivenog goriva u povrsinskom sloju peska smanjuje se usled isparavanja lako isparljivih jedinje-nja i migracije goriva u donje slojeve. Promena koncentracije u sloju 5 do10 cm uslovljena je prodorom goriva u prvih jedanaest dana, odnosno, isparavanjem i migracijom u dublje slojeve u periodu od 11. do 41. dana. Prodor goriva je domi-nantan proces u donjim slojevima peska u celom ispitivanom periodu. Znatan prodor u najdubljem sloju peska utvrden je nakon 11. dana.
Na osnovu podataka o koncentraci-jama izlivenog goriva (tabela 4) moguće je izvesti zakljucke o remedijaciji povr-sinskih slojeva peska:
a) neposredno nakon izlivanja do 5 cm. U ovom sloju, neposredno nakon iz-livanja, zadržana je gotovo celokupna kolicina dizel goriva. Ukoliko izlivanjem nije zahvaćena veća povrsina, sloj se mo-že skinuti i tretirati tehnikama ispiranja ili obradom zemlje;
458
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
b) jedanaestog dana do 15 cm. Do 11. dana, u sloju 0 do 5 cm zadržalo se 46% ukupne kolicine izlivenog goriva, a u oba gornja sloja, do dubine 10 cm, ukupno 84%. Ostatak goriva (16%) za-držan je u sloju 10 do 15 cm. U slucaju skidanja zemlje radi remedijacije, masa uklonjene zemlje uvećala bi se trostruko u odnosu na vreme neposredno nakon izlivanja. Remedijacija se može sprove-sti na mestu izlivanja, tehnikom biode-gradacije;
c) cetrdesetprvog dana do 30 cm. U gornja dva sloja peska zadržano je 2/3 goriva, a na dubini do 15 cm ukupno 89%. Znatna kolicina (11%) nalazi se u najdubljem sloju (15 do 30 cm). S obzi-rom na to da je izliveno gorivo jos uvek u nezasićenoj zoni (rezidualna faza ad-sorbovana na cesticama) preporucena tehnika remedijacije bila bi biodegrada-cija na mestu izlivanja.
Distribucija relativnih koncentracija n-alkana sa vremenom nakon izlivanja prikazana je na slici 3.
Distribucija n-alkana menja se sa vremenom nakon izlivanja u povrsin-skom sloju peska. U celom ispitivanom periodu smanjuju se relativne koncentra-cije n-alkana u nizu od dekana do tride-kana (C10-C13). Istovremeno, poveća-vaju se relativne koncentracije jedinjenja u nizu od pentadekana do pentakozana. Relativne koncentracije C10-C13 znatno su se smanjile u prvih jedanaest dana nakon izlivanja. Povećanje relativnih koncentracija normalnih alkana u nizu od kozana do pentakozana (C20-C25) utvr-deno je u periodu od 11. do 41. dana.
Promena relativnih koncentracija undekana i dodekana tokom vremena na-kon izlivanja prikazana je na slici 4.
Relativna koncentracija undekana znatnije se smanjuje sa vremenom. Veća promena koncentracije kod oba jedinjenja, u odnosu na cist dizel, nastupila je već nakon jedanaest dana. Od 11. do 41. dana relativna koncentracija undekana smanjila se dvostruko, a dodekana mno-go manje (od 9,73% do 7,26%).
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
459
PESAK, 0-5 cm
Sl. 4 — Promena relativnih koncentracija undekana i dodekana poreklom iz izlivenog dizel goriva
Zaključak
Na osnovu eksperimentalnih rezul-tata prikazanih u ovom radu moguće je zakljuciti da je u prvih {est nedelja nakon izlivanja dizel goriva na povr{inu zemlji-{ta sastava peska, veći deo goriva zadr-žan u sloju dubine do 30 cm.
Distribucija normalnih alkana zavisi od vremena proteklog nakon izlivanja i može se upotrebiti kao svojevrstan „otisak prsta“ izlivenog goriva (fingerprint), {to je od velikog znacaja u procesima praćenja stanja u životnoj sredini i dono{enja odlu-ka o sanaciji zagadenog zemlji{ta.
Relativne koncentracije pojedinih n--alkana mogu poslužiti u procenama vremena izlivanja dizel goriva.
Literatura:
[1] Guidelines for Assessment and Source Removal of Petroleum Contaminated Soil, Florida Department of Environmental Protection — Bureau of Petroleum Storage Systems, May 1998.
[2] CONCAWE, product dossier no.95/107, Brussels, September 1996.
[3] Zivković, M. D.; Đordević, A. R.: Pedologija, Poljoprivred-ni fakultet, Beograd, 2003.
[4] EPA: Behaviour of Hydrocarbons in the Subsurface, In How to Effectively Recover Free Product At Leaking Underground Storage Tank Sites: A Guide for State Regulators, EPA 510-R-96-001, 1996.
[5] EERC: Boshof, G.; Kalin, R. M.: Non-Aqueous Phase Liquid Behaviour, Environmental Engineering Research Centre, The Queen’s University of Belfast, 2001.
URL: http://www.qub.ac.uk
[6] EPA: Monitored Natural Attenuation, chapter IX, 2004. URL: http://www.epa.gov/swemstl/pubs/tum_ch9.pdf
[7] Vermont State Agency of Natural Resources: Agency Guidelines for Petroleum Contaminated Soil and Debris, Department of Environmental Conservation, Waste Management Division, Vermont, 1996.
460
VOJNOTEHNICKI GLASNIK 5/2005.
