Metodická příručka MŽP pro použití oxidačních technologií in situ

Metoda in situ chemické oxidace („In Situ Chemical Oxidation“ - ISCO) je neustále se rozvíjející fungující moderní technologií pro sanaci saturované i nesaturované zóny horninového prostředí ve zdrojových oblastech kontaminace. V ČR byla dosud její aplikace prozatím většinou omezena pouze na jakési „dočištění“ lokalit, kde dosud používané sanační metody, tj. většinou klasické sanační čerpání kontaminované podzemní vody s její následnou on site dekontaminací na sanační jednotce („pump and treat“), z nejrůznějších příčin nevedly k plnému dosažení sanačních limitů v požadovaném čase. V současné době však již metoda ISCO začíná být po právu používána i jako primární sanační metoda. Mezi výhody použití této metody zejména patří:

·        Schopnost relativně rychlé destrukce cílových polutantů;

·        Vznik netoxických oxidačních produktů. Typickým příkladem je oxidace chlorovaných ethylenů, kdy výslednými oxidačními produkty jsou chloridové aniony (Cl^-), oxid uhličitý (CO₂) a voda (respektive ionty H a OH^-). Pokud jsou oxidovány složité sloučeniny (např. aromatické) a reakce nevede přímo ke vzniku CO₂ a H₂O vznikají „alespoň“ lépe přirozeně biodegradovatelné látky, popř. sloučeniny, které podléhají další oxidaci nebo hydrolytickému rozkladu.

·        Rychlý průběh reakce (hodiny – dny), tj. i relativně krátká doba sanace (měsíce);

·        Relativní snadnost použití metody;

·        Na rozdíl od jiných sanačních metod nedochází ke vzniku velkého množství odpadů;

·        Přestože oproti klasickým sanačním metodám jsou vyšší vstupní investice, v konečném důsledku dochází k úspoře materiálů a finančních prostředků.

Metodu ISCO lze obecně použít (v závislosti na použitém oxidačním činidle) pro sanaci těchto polutantů:

·        Chlorovaná rozpouštědla – zejména chlorované ethyleny (etheny), popř. ethany;

·        Ropné uhlovodíky (TPH);

·        BTEX – benzen, toluen, ethylbenzen a xyleny;

·        MTBE – methyl terc-butyl ether;

·        Fenoly;

·        PAU (PAH) – polycyklické aromatické uhlovodíky;

·        PCB – polychlorované bifenyly;

·        Chlorbenzeny (CB);

·        Organické pesticidy (insekticidy a herbicidy);

·        Muniční látky, např. 1,3,5-cyklotrimethylentrinitramin (RDX, hexogen, cyklonit, T4), trinitrotoluen (TNT, tritol), 1,3,5,7-cyklotetramethylentetranitramin (HMX, oktogen).

V souvislosti s metodu ISCO jsou nejčastěji zmiňována následující oxidační činidla (oxidanty):

·        Manganistany: pevný KMnO₄ (manganistan draselný), popř. NaMnO₄ (manganistan sodný) dodávaný v kapalné formě);

·        Peroxidy: zejména Fentonovo činidlo, tj. peroxid vodíku (H₂O₂) s dvojmocným železem (Fe^II) jako katalyzátorem;

·        Ozon (O₃), popř. ozon v kombinaci s peroxidem (peroxon);

·        Peroxodisírany (persírany), zejména Na₂S₂O₈ (peroxodisírandisodný, persulfát sodný, persíran sodný).

Principem oxidačně-redukčních (redoxních) reakcí je v případě manganistanů přímý elektronový transfer (přímá oxidace). U ostatních oxidačních činidel se majoritně uplatňuje oxidace nepřímá, tj. radikálový mechanismus, přímá oxidace je z hlediska účinku minoritní. Radikálová oxidace probíhá rychleji než přímá oxidace. Radikály jsou částice s volným (nepárovým) elektronem. Díky snaze o spárování elektronů se vyznačují značnou reaktivitou, a tedy i krátkou dobou existence. Nejprve musí dojít k vytvoření radikálů (iniciace), následuje řetězové šíření reakce (propagace, tj. reakce radikálů za vzniku dalších radikálů). Zánikem radikálů pak dochází k ukončení redoxních procesů (terminace). Sílu jednotlivých oxidačních činidel v porovnání s chlorem udává následující tabulka...

Příručka je ke stažení na:

http://www.env.cz/AIS/web-pub.nsf/$pid/MZPJGFCHM5W8/$FILE/Metodická příručka MŽP_ISCO.zip