PAH-yhdisteillä pilaantuneen maan kemiallinen hapetus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsitellään PAH-yhdisteillä pilaantuneen maan puhdistusta kemiallisella hapetuksella. Erityisesti työssä paneudutaan in situna toteutettavaan kemialliseen hapetukseen ja sen muunnelmiin sekä myös esitellään hapettimia, joita käytetään PAH-yhdisteiden hapetuksessa. Työ sisältää myös kokeellisen osan.

Teoriaosassa selvennetään PAH-yhdisteiden ja kreosootin kemiallisia ominaisuuksia sekä niiden käyttäytymistä maaperässä. In situna toteutettavan kemiallisen hapetuksen käyttäminen pilaantuneen maaperän puhdistusmenetelmänä on moninainen prosessi. Jotta puhdistus olisi menestyksekäs, on menetelmän perusteet, hapettimen ja haitta-aineen ominaisuudet, ympäristön olosuhteet sekä kohdetiedot oltava tiedossa.

PAH-yhdisteiden hapettamiseen käytetyt kemikaalit vaihtelevat ominaisuuksiltaan suuresti. Jokaisella kemikaalilla on omat tyypilliset piirteensä, ja niiden hapetuskyky eroaa toisistaan.

Kokeellinen työ sisältää laboratoriomittakaavassa toteutetun kolonnikokeen, jonka tarkoituksena oli selvittää vetyperoksidin kykyä hapettaa kreosootilla pilaantunutta maata. Vetyperoksidikäsittelyt toteutettiin eri väkevyyksillä. Kokeelliseen työhön sisältyi lisäksi respiraatiokokeita käsitellyistä maista sekä kreosootilla pilaantuneiden maiden käsittelyä koskeva markkinaselvitys alalla toimiville yrityksille.

PAH-yhdisteiden vähenemä maa-aineksesta jäi kokeessa pieneksi. Todennäköisesti suurin syy tulosten pienuuteen on ollut maa-aineksen liian korkea pH-arvo. Tuloksiin on saattanut vaikuttaa myös työn aikana tapahtuneet poikkeamat sekä maa-aineksen rautapitoisuus. Liian korkea pH-arvo ja vähäinen rautapitoisuus estävät hydroksyyliradikaalien synnyn maa-aineksessa, jolloin hapettaminen ei ole kovin tehokasta. Markkinaselvityksessä merkittävämpänä asiana nousi ilmi alan yritysten kiinnostus in situna toteutettavaan kemialliseen hapetukseen.

This thesis concerns the in situ chemical oxidation of PAH contaminated soil. The thesis illustrates the process and its modifications and also introduces oxidants used in the oxidation of PAHs. The oxidation chemicals vary greatly. Every oxidant has its characteristics and their ability to oxidize PAHs differs from each other. An experimental study is also included.

The aim of the theoretical part is to explicate the physical and chemical features of PAHs and creosote, as well as to clarify their behaviour in soil. The theoretical part also clarifies the process of in situ chemical oxidation in detail. Many factors have to be observed to guarantee an effective remediation process. The basics of the remediation process, the features of the oxidant and the contaminant, the physical and chemical properties of the environment, and also the information from the contaminated site need to be known to perform a successful remediation.

The experimental study was conducted with a laboratory scale column experiment. The aim of the experiment was to examine hydrogen peroxide’s ability to oxidize creosote contaminated soil. The hydrogen peroxide treatment was conducted in several concentrations. In addition, the experimental study included respiration tests on the treated soil, and a market survey about companies operating in the remediation business.

The reduction of PAHs in the experiment was small. The most likely reason for the small reductions of PAHs from the soil was the iron content and great pH-value in soil. These factors prevent the formation of hydrogen radicals, which are strong oxidizers. Aberrations during the experiment could also have affected the results. The most significant information from the market survey was the companies’ strong interest to in situ chemical oxidation.