Browsing by Author "Lallukka, Niina"

Pohjavesien pilaantuminen on merkittävä ympäristöongelma. Esimerkiksi jotkut haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC), kuten metyyli-tert-butyylieetteri (MTBE) sekä trikloorietyleeni (TCE), ovat saastuttaneet laajojakin pohjavesialueita. Pohjavesien kunnostuksessa ongelmana on, että nykyisillä menetelmillä pohjavettä on vaikeaa ja kallista puhdistaa. Perinteisessä pump & treat –menetelmässä vesi pumpataan maan päälle puhdistettavaksi, ilman että vuosienkaan jälkeen pitoisuudet välttämättä laskevat merkittävästi. Air sparging on edullisempi ja nopeampi menetelmä, mutta menetelmän soveltuvuus on tapauskohtaista. Myös kemiallinen hapetus on kohdespesifinen ja siksi toimivuudeltaan epävarma menetelmä. Näin ollen uusille puhdistustekniikoille on todellista tarvetta. Yksi mahdollinen vaihtoehto voisi olla uusi vetyperoksidin kuplitus -menetelmä, joka perustuu vetyperoksidin (H2O2) hajoamisreaktioiden kykyyn mobilisoida ja haihduttaa pohjavedessä sijaitsevia VOC-aineita. Pohjavesikerrokseen korkeana pitoisuutena syötetty H2O2 leviää ja luonnostaan esiintyvä rauta katalysoi sen hajoamista. Hajoamisreaktioiden käynnistyessä vapautuvan kaasun oletetaan johtavan ilmastuksen ja strippauksen kaltaisiin vaikutuksiin, johtaen VOC-yhdisteiden haihtumiseen. Etuna ilmastukseen verrattuna olisi se, että vaikutussäde olisi nestettä lisäämällä mahdollista saada suuremmaksi kuin ilmaa syöttämällä. Vaikka käytetyt reagenssit ovat samoja kuin kemiallisessa hapetuksessa, toimintaperiaatteen takia menetelmän ei uskota olevan yhtä kohderiippuvainen. Tässä pro gradu –tutkielmassa selvitettiin vetyperoksidin kuplitus –menetelmän soveltuvuutta VOC-yhdisteiden poistamiseen pohjavedestä. Tutkielma koostui laboratorio-, lysimetri- ja kenttäkokeista. Laboratoriokokeissa selvitettiin menetelmän soveltuvuutta ominaisuuksiltaan erilaisille VOC-yhdisteille. Lisäksi selvitettiin, miten eri muuttujat (H2O2- ja rautakonsentraatio sekä kelaattilisäys) vaikuttavat H2O2:n hajoamisreaktioaikaan sekä MTBE:n poistumaan. Pilot-mittakaavan lysimetrikokeissa testattiin MTBE:n poistamista sekä pelkästä vesifaasista että hiekkamaasta. Kokeissa käytettiin bensiini- ja TCE-saastunutta vettä sekä keinotekoista MTBE-vettä, jonka pitoisuus oli 750 mg/l. Menetelmän toimivuutta täydessä mittakaavassa testattiin entisellä polttoaineiden jakeluasemalla yhdessä Nordic Envicon oy:n kanssa. Laboratoriokokeissa sekä pilot-kokeen vesikokeessa saavutettiin lähes 100 %:n puhdistumistulos. Pilot-vaiheen hiekkakokeessa MTBE:n poistuma oli noin 94 % ja toistetulla käsittelyllä lähes 97 %, mutta seisotuksen myötä pitoisuudet nousivat, jolloin poistuma jäi 85 ja 66 prosenttiin. Kenttäkokeessa vetyperoksidin havaittiin levinneen koko koealueelle, mutta epätasaisesti. Puhdistumista tapahtui alueella, jonne vetyperoksidia oli levinnyt eniten, ja jossa pitoisuuden oletettiin olleen riittävä tutkitun vaikutuksen aikaansaamiseksi. BTEX- ja bensiinijakeiden pitoisuudet laskivat muutamassa kuukaudessa jopa 88–97 %. Vaikka pitoisuuksien laskun kannalta kokeet olivat onnistuneita, ei vetyperoksidin kuplitus -menetelmää pystytty hypoteesien vastaisesti erottamaan kemiallisesta hapetuksesta. Sen sijaan hapettumista sekä haihtumista tapahtuu tulosten perusteella samanaikaisesti. Täyden mittakaavan sovellutuksia varten menetelmää onkin tarpeen vielä tutkia ja optimoida esimerkiksi massatasapainokokeiden avulla.