UTICAJ FILTRATA IZ DEPONIJA NA ZAGAĐIVANJE ŽIVOTNE SREDINE SA POSEBNIM OSVRTOM NA ZAGAĐIVANJE VODA

UTICAJ FILTRATA IZ DEPONIJA NA ZAGAĐIVANJE ŽIVOTNE SREDINE SA POSEBNIM OSVRTOM NA ZAGAĐIVANJE VODA Ivan A. Gržetić Rudarsko-geološki fakultet, Univerzitet u Beogradu, Đušina 7, 11000 Beograd (1996) IZVOD Nedovoljno poznavanje procesa degradacije otpadnih materijala, koji su u osnovi fizičkohemijski, sa deponija kao veštačkih heterogenih sistema, zatim nepoštovanje zakonskih propisa i neadekvatno projektovanje, ima za posledicu trajno ugrožavanje zemljišta, vazduha i naročito vode u regionima u kojima se deponije nalaze. Pored toga, otvaranje deponija u našoj zemlji je još uvek stihijno i nestručno, pa je zato cilj ovog rada da ukaže na najopasnije procese degradacije otpadnih supstanci na deponijama, kao i na opasne i štetne sastojke koji se neprekidno oslobađaju kao gasovi, a posebno kao filtrat (deponijska ceđ) koji najčešće zagaduje rečne tokove i podzemne vode. Da bi se bolje razuimeli procesi u deponijama na početku se obrađuje složen primer deponija za komunalni otpad i faze degradacije organskih i neorganskih supstanci u njima. Nakon toga se opširno proučavaju industrijske deponije koje sadrže opasne supstance. Industrijske deponije u poređenju sa komunalnim imaju manje heterogen otpad, ali zato mogu da višestruko nadmaše komunalne deponije svojim negativnim uticajem na životnu sredinu. Kao opasnije izučavaju se pepelišta, šljačišta i flotacijske deponije koje pod izuzetno alkalnim ili kiselim režimima oslobađaju veoma velike količine neorganskih supstanci kao što su alkalni metali (Na, Mg, Ca...), teški metali (Cu, Cd, Pb, As...), kiseline (sumporna, ugljena...) ili radionuklidi (U, Th...). Na kraju se ukratko opisuju postupci za prečišćavanje filtrata iz deponija, odnosno govori se o pravilnom projektovanju novih ili sanaciji postojećih deponija čime se mogu znatno umanjiti negativni uticaji filtrata iz deponija na vode i životnu sredinu. Ključne reči: opasni otpad, komunalne deponije, degradcioni otpada, prečišćavanje deponiskog filtrata, izgradnja deponija, sanacija deponija. 1. UVOD Deponije su civilizacijski proizvodi na kojima se sakupljaju sve one supstance koje čoveku nisu potrebne. U današnje vreme odnos društva prema sopstvenom otpadu ukazuje na stepen razvoja i nivo svesti tog društva tj. odslikava odnos tog društva prema životnoj sredini i prema svojoj budućnosti. Otpadne supstance se mogu deliti, u zavisnosti od načina podele, u više grupa. Te podele polaze od porekla i vrste otpadnih supstanci, odnosno od vrste i stepena zagađenja životne sredine kao posledice odlaganja ili degradacije otpadnih supstanci. Ova poslednja podela se pokazala kao najznačajnija i najbolja, jer se direkno odnosi na procese kao i na posledice tog zagađenja. Konačno, od ove podele zavisi na koji će se način tretirati određeni otpad, a to podrazumeva odlučivanje na koje i kakve deponije treba odlagati datu vrsti otpada, kako će se upravljati takvim deponijama, koje mere predostrožnosti treba da zadovolje odgovarajuće deponije i konačno treba znati koliki su kapaciteti te deponije. Da bi se sve ovo moglo sprovesti moraju postojati odgovarajući zakoni i pravilnici koji detaljno obrađuju ovu problematiku. Nesumnjivo je da su u našoj zemlji o problematici deponija u poslednje vreme intenzivno razmišlja, uspostavlja se zakonska regulativa (RMZŽS, 1991), ali se zato još uverk ne sagledava zagađenje i posledice po životnu sredinu koje nastaju iz već postojećih deponija za čiju se sanaciju, odnosno osavremenjavanje i unapređenje ne ulažu potrebna sredstva. Nepostojanje posebnih deponija za opasan otpad stvara mogućnost odlaganja opasnog otpada na postojeće komunalne i druge deponije i pored zakonskih ograničenja i time čini svaku deponiju u našoj zemlji rizičnom, jer uvek postoji 1

mogućnost da na takvu deponiju dospe opasan otpad i da se iz takve deponije emituju veće ili manje količine opasnih supstanci u vodu ili atmosferu. Polazeći od komunalnih, jer ih kod nas opterećuju razne industrijske otpadne supstance, zatim industrijskih deponija kao što su popelišta termoelektrana i flotacijske jalovine, postavlja se cilj ovog rada da se ukaže na izuzetno važan proces koji se odvija u svakoj deponiji, a to je degradacija otpadnih supstanci sa posebnim osvrtom na neorganske supstanci i njihovo oslobađanje u filtrat (deponijsku ceđ) koji skoro na svim deponiskim prostorima u našoj zemlji direktno komunicira sa površinskim i podzmnim vodama, bez prethodnog prečišćavanja ili ispitivanja stepena zagađenosti. 2. O DEGRADACIONIM PROCESIMA UOPŠTE Procesi degradacije u deponijama mogu se globalno podeliti na biodegradacione procese u prisustvu živih organizama (bakterija i drugih) i procese hemijske degradacije organskih i neorganskoih supstanci pod dejstvom atmosferskih faktora, vode, kiseonika i ugljendioksida. 2.1. BIODEGRADACIJA Biodegradacija obuhvata degradaciju organskih i neorganskih supstanci pod dejstvom živih organizama kao što su bakterije, alge ili gljive. Ovi procesi su posebno važni jer omogućavaju da se degradiraju mnoge opasne organske supstance (Manham, 1991). Biodegradacija organskih supstanci biološkog porekla je krajnje složen proces i zato težak za ispitivanje. Poznata je pod nazivom organsko raspadanje ili truljenje, a sastavni je deo ciklusa ishrane čitavog niza živih organizama koji su definisani vrlo kompleksnim biohemijskim procesima o kojima se u ovom radu ne može diskutovati. Suština procesa je degradacija složenih ugljenih hidrata, belančevina, masti, biopolimera ili veštačkih organskih proizvoda podložnih degradciji do prostih organskih kiselina ugljendioksida i metana. S druge strane biodegradacija prostijih organskih jedijienja se može svrstati u više grupu koji su katalizovani od strane mikroorganizama i koji se odvijaju u više koraka. U tabeli 1 su nabrojane neke vrste opasnih organskih supstanci koje su podložne biodegradabilnim procesima i to prema vsti biodegeadacije: respiratorna (aerobna i anaerobna) degradacija, fermrntacija, oksidacija i kooksidacija. Tabela 1. Biodegradabilne opasne organske supstance i načini biodegradacije Organska supstanca Aerobna Anaerobna Fermentacija Oksidacija Kooksidacija respiracija respiracija Zasićeni alkil halidi Nezasićeni alkil halidi Glikoli i Epoksidi Aldehidi, Ketoni Alkoholi, Org.kiseline Amini, Amidi Esteri, Nitrili Nitrozoamini Aromatična jed. Halogenoaromatična j. Prosti nitroaromatici Fenoli Nitrofenoli Halofenoli Policiklična jed. Bifenili Hlorinsani bifenili Organofosforna j. Pesticidi, Herbicidi Oksidacija organske supstance katalizovana od strane mikroarganizama se oksidacioni proces u prisustvu enzima oksidaze. Tako, na primer, hemijski vrlo stabilno aromatično jezgro benzola ipak 2

podleže bakterijskoj oksidaciji u prisustvu kiseonika: od bezola preko epoksi jedinjenja i kodanja benzolovog kidanja prstena, do nezasićene dikarbonske kiseline: O COOH COOH Među brojnim mikrorganizmima koji napadaju aromatične prstene spada gljiva Cunninghamella elegans. Ona je u stanju da metabolitički degradira niz različitih ugljovodonika kao što su C 3 do C 32 alkani, alkeni i aromatični ugljovodonici među koje se ubrajaju benzol, toluol, naftalin, antracen, bifenil i fenantren, sve izuzetno opasne i kancoregene supstance koje se redovno nalaze u opasnim otpadnima. Procesi kao bakterijska hidroliza (uz pomoć enzima hidrolaza), vrlo su značajni za degradaciju pesticida na bazi estara (uticaj enzima esteraze), amida (uticaj enzima amidaze) i organofosfornih jedinjenja. Tako, na primer, Pseudomonas hidrolizuje pesticid malation do produkata koji su znatno manje opasni i biološki neaktivni (Manham, 1991): S H O H 2 O (CH 3 O) 2 P-S-C-C-O-C 2 H 2 S (CH 3 O) 2 P-SH + H-C-C-O-C 2 H 2 H O Malation + H O HO-C-C-O-C 2 H 2 H-C-C-O-C 2 H 2 H O Proces dehalogenacije usled bakterijskog dejstva posebno je interesantan. Iako određeni mikroorganizmi ne koriste isključivo organohalogeno jedinjenje kao izvor ugljenika, zbog nespecifičnosti metaboličkog procesa pojedina organohalogena jedinjenja zapadnu u metabolitički proces i time bivaju prerađena tako što se halogen zamenjuje OH-grupom ili vodonikom. Ovaj proces se naziva kometabolitički proces, a odvija se dok bakterija prerađuje velike količine nekeog drugog organskog jedinjenja zahvata i manje količine organohalogenida. Ovaj proces je od posebnog značaja za uklanjanje organohalogenida iz prirode. Poznat je proces biokonverzije DDT-a (dihlorodifeniltrihloretan) u DDD (dihlorodifenildihloretan) (Manaham, 1991): Cl H Cl C Cl Cl C Cl Cl C Cl Cl C Cl H H DDT DDD Biodegradacija neorganske supstance je takođe povezana sa aktivnošću bakterija. Tako, na primer, deponijski materijal obogaćen sumporom podleže degradaciji pod dejstvom bakterije Thiobacillus ferroxidans koja zasniva svoj životni ciklus na oksidaciji sulfida do sulfata, najčešće iz pirita, usled čega produkuje kiselu sredinu. Ova vrsta bakterija time potpomaže i ubrzava proces hemijske degradacije, s obzirom da se ova zasniva dobrim delom na procesu kisele hidrolize. 3

Degradacije opasnih supstanci iz opasnog otpada uz pomoć bakterija su brojni, a navedeni primeri su dovoljno ilustrativni da bi se stekao utisak o važnosti ovakvih procesa. 2.2 HEMIJSKA DEGRADACUJA NEORGANSKIH SUPSTANCI Najveći deo neorganskog materijala u deponijama, posebno svi teški i opasni elemenati, nalaze se u čvrstoj fazi koja je nastala na razne načine. Neki od poznatijuh načina nastanka čvrste faze su: njen nastanak u zemljinoj kori, ako se govori o čvrstoj fazi na jalovištima, odnosno tokom nekog industrijskog procesa, ako se govori o šljaci, potom prilikom sagorevanja uglja ako se govori o pepelu, ili konačno to može biti običan metalni otpad iz procesa prerade metala. Kada se ovaj materijal jednom nađe odložen kao otpad na deponiji, u kojoj vladaju potpuno različiti fizičkohemijski uslovi od onih koji su vladali u momentu nastanka određene čvrste faze, na primer, u zemljinoj kori ili u plamenim pećima, on postaje nestabaln i počinje da se razlaže - degradira, tj. korodira i transformiše. Tom prilikom oslobađa se niz opasnih i štetnih supstanci, kao što su teški metali i druge supstance, tokom složenih i heterogenih procesa koji se odvijaju u deponijama (Veselinivić et al, 1995). Osnovni egzogeni degradacioni agensi su voda i vazduh (CO 2, O 2, SO 2 ). U principu postoje četiri osnovna faktora koji definišu degradacionu sposobnost fluidnih rastvora, to su: 1) vrste i koncentracije rastvorenih jona u rastvoru, 2) kiselost rastvora (ph), 3) redoks potencijal rastvora (Eh) i 4) temperatura. Osnovni degradacioni procesi koji zahvataju neorgansku supstancu na deponijama su hidroliza, hidratacija, oksidoredukcija, ispiranje jednovalentnih i dvovalentnih jona iz osnovnog matriksa i drugi, u prirodi manje zastupljeni procesi. Nestabilne faze na jalovištima tj. samleven stenski materijal nastao kao visokotemperaturni produkt vulkanske aktivnost zemlje ili šljaka i pepeo nastali tokom pirometalurške prerade raznih materijala, počinju postepeno da se transformišu u niskotemperaturne minerale postepeno ugrađujući vodu u svoj matriks. U isto vreme odvija se i proces otpuštanja alkalnih i zemnoalkalnih metale, kao i opasnih i teških elemenata koji su bili do tada zarobljeni u visokotemperaturnim amorfnim ili kristalnim fazama otpadnih materijala. Koji će od minerala ili visokotemperaturnih jedinjenja otpadnih materijala da bude prvo degradiran i kojom brzinom zavisi od kiselosti sredine (ph) i redoks potencijala (Eh), a između ostalog i od stabilnosti tog jedinjenja, tj. od jačine hemijske veze između metala i kiseonika (M-O veze) u matriksu minerala ili veštačkog jedinjenja nastalog u tehnološkom proces proizvodnje. Tako, na primer, degradacija šljaka poreklom iz pirometalurških procesa prerade bakra u Boru odvija se na dva načina (Gržetić i Brčeski 1995a), hemijski i mikrobiološki. Po hemijskom sastavu te šljake sadrže nekoliko osnovnih kristalnih faza kao što su: fajalit (Fe 2 SiO 4 ), magnetit (Fe 3 O 4 ) i pirit (FeS 2 ). Takođe je ustanovljeno da se u šljakama nalazi i određena frakcija amorfne faze, kao i niz elemenata: Zn, Pb, As, Mo, Ba, Ge, Sn, Sb, V, Cr, Mn. Co, Ni i druge. Ukoliko šljake sadrže manje količine pirita on će, usled oksidacije, poslužiti kao idealna podloga za zakišeljavanje sredine: FeS 2 + 4H 2 O + 2O 2 = FeSO 4 + H 2 SO 4 + 6H + Fe 2 SiO 4 + 4H + = 2Fe 2+ + H 4 SiO 4. Oksidacija pirita generiše kiselu sredinu pogodnu za hidrolitičke reakcije, kao što je na primer degradacija fajalita (sastavnog minerala šljake) do fero jona i silicijumove kiseline. Ostali elememti kao Ca, Mg, Al, K ili Na zajedno sa Si, tokom pirometalurške prerade u oksidacionoj sredini mogu da nagrade neke od poznatih visoko temperaturnih minerala: gelenit (Ca 2 Al 2 SiO 7 ), nefelin ((K,Na)AlSiO 4 ) feldspat ((K,Na)AlSi 3 O 8 ), ili njima hemijski slične amorfne faze. Ovi materijali se degradiraju prema sledećim reakcijama: 2Ca 2 Al 2 SiO 7 + 2H 4 SiO 4 + 4H 2 CO 3 = Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 + 4CaCO 3 + 2H 2 O gelenit kaolinit kalcit 3(K,Na)AlSi 3 O 8 + 12H 2 O + 2H + = KAl 2 Si 3 O 10 (OH) + 6H 4 SiO 4 + K + + Na + feldspat muskovit 4

Sve ove reakcije su termodinamički spontane. Tokom degradacije se oslobađaju alkalni i zemnoalkani metali, odnosno svi oni opasni i teški elementi koji kao mikroelementi zauzimaju mesta katjona u matriksu kristalnih ili amorfnih faza. Pored toga dolazi i do oslobađanja i onih mineraka, kao pirita, ili oksida metala koji su bili zarobljeni u matriksu dominatne kristalne ili amorfne faze u šljaci. Poces degradacije generalno teče prema priloženoj šemi u tabeli 2 koja opisuje odnos međusobne stabilnosti poznatih prirodnih silikatnih minerala. I to od višetemperaturnih nestabilnijih minerala (fajalit ili gelenit) ka nižetemperaturnim stabilnijim mineralika kao što su gline ili kvarc (Mueller & Saxsena, 1977). Prema istoj šemi degradiraju se i veštačka visokotemperaturna jedinjenja nastala u procesima na visokim temperaturama. Ta se jedinjenja po svojoj strukturi, hemijskom sastavu i osobinama samo neznatno razlikuju od analognih u prirodi. Tabela 2. Međusobna stabilnost pojedinih silikatnih minerala - porast stabilnosti se kreće odozgo naniže Olivin : (Mg,Fe) 2 SiO 4 Fajalit: Fe 2 SiO 4 Ogit: (Ca,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al) 2 O 6 Hornblenda: Ca 2 (Mg,Fe) 5 Si 8 O 22 (OH) 2 Biotit: K(Mg,Fe)Si 3 (Al,Fe)O 10 (OH) 2 Ca-plagioklas: CaAl 2 Si 2 O 8 Gelenit: Ca 2 Al 2 SiO 7 Ca,Na-plagioklas: CaAl 2 Si 2 O 8 - NaAlSi 3 O 8 Na,Ca-plagioklas: NaAlSi 3 O 8 - CaAl 2 Si 2 O 8 Na-plagioklas: NaAlSi 3 O 8 K-feldspat: NaAlSi 3 O 8 Muskovit: KAl 2 AlSi 3 O 10 (OH) 2 Montmorijonit: (Na,Ca) x (Al,Mg) 2 Si 4 O 10 (OH) 2 *nh 2 O Haloizit: Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 *4H 2 O Kaolin: Al 4 Si 4 O 10 (OH) 4 Opal SiO 2 *nh 2 O Kvarc: SiO 2 Kinetika hemijske degradcije veoma je složena i zasniva se na procesu rastvaranja silikatnog matriksa pod određenim fizičkohemijskim uslovima (Gržetić i Brčeski, 1995b; Lasaga, 1984). 3. KOMUNALNE DEPONIJE Prema svom sastavu komunalni otpad spada u najsloženije heterogene sisteme koji sadrže razne tipove otpadnih supstanci organskog ili neorganskog porekla. Na nesreću do sada u našoj zemlji nisu rađene studije o prosečnom sadržaju određenih vrsta otpadnih supstanci na postojećim komunalnim deponijama. Nesumnjivo da vrsta i sadržaj otpadnih supstanci na takvim deponijama u mnogome zavisi od podneblja, stila života i standarda stanovništva grada (komune) kraj koga se otpad odlaže. Iz tih razloga biće dat prosek koji se bazira na literaturnim podacima (Tchobanoglus et al, 1977; Eiffert & Swartzbaugh, 1977) (tabela 3), a iz koga se vidi od čega se sve satoji komunalni otpad. 5

Tabela 3. Prosečni sastav komunalnog otpada u težinskim %. KOMPONENTA Od - Do Srednje Komentar Otpatci od hrane 6-26 15 Otpatci iz bašte 0-20 12 Papir i karton 25-45 31 ambalaža Plastika 2-8 4 veoma lagan materijal Guma 0-2 1 kod nas verovatno više Koža 0-2 1 Tekstil 0-4 2 Drvo 1-4 2 Staklo 9-17 12 Metalni otpad 6-15 10 metal, konzerve i baterije Prljavština, cigle i pepeo 3-15 10 Prisustvo organskih supstanci u obliku otpadaka od hrane, iz bašte i sličnih, čine svaku komunalnu deponiju jednim biohemijskim reaktorom u okviru koga se sve organske supstance usled bakterijske aktivnosti ubrzano raspadaju. Kao značajan produkat te aktivnosti razvijaju se deponijski gasovi (slika 1) i deponijski filtrat. Slika 1. Degradacione faze jedne deponije i razvoj deponijskih gasova u funkciji od starosti deponijskog materijala Degradacioni procesi jedne komunalne deponije mogu se globalno podeliti u četiri faze. Prvu, inicijalnu, fazu karakterišu aerobni procesi u okviru kojih se intenzivno troši atmosferski kiseonik za oksidacijonu hidrolizu ugljenih hidrata, proteina i masti iz organskih otpadaka. Tokom ove faze kiselost sredine polako raste (ph opada) što ujedno omogućava i ubrzano rastvaranje neorganskih sastojaka. Druga faza se naziva prelazna faza. U okviru ove faze degradacija organskih supstanci postepeno postaje anaeroban proces u okviru koga se primarni produkti aerobne degradacije dalje anaerobno degradiraju. Već tokom ove faze kiselost sredine se lokalno spušta i do ph 5. Ovaj proces obogaćuje deponijski filtrat mnogim neorganskim jonima (tabela 4) kao što su katjoni Ca, Mn, Fe, i drugi, odnosno sulfatni i hloridni anjoni. Tako, na primer, masne kiseline se polako razgrađuju do sirćetne kiselinu, a paralelno uz ovaj proces razvijaju se značajne količine CO 2 i H 2, dok se azot iz vazduha intenzivno troši (slika 1). U trećoj kiseloj i anaerobnoj fazi još uvek se oslobađa CO 2, 6

intenzivno se stvaraju kiseline, a usled mikrobiološke aktivnosti od sirćetne kiseline počinje da se stvara metan (CH 4 ). Prva, druga i treća faza traju relativno kratko oko 180 do 200 dana. U četvrtoj, metanskoj fazi deponija sazreva tj. dolazi do uravnotežavanja anaerobnih procesa u okviru kojih se relativno ujednačeno oslobađaju CO 2 i CH 4 (55 zapreminskih % metana i 45 zapreminskih % ugljendioksida). Srednji sadržaj gasova koji se oslobađaju iz komunalnih deponija prikazan je u tabeli 5. Dugogodišnja posmatranja su pokazala da se gas tokom četvrte faze iz deponija intenzivno razvija oko 10 godina, a zatim emisija gasa opada i može se reći da se svi degradacioni procesi organskih supstanci završavaju nakon 30 godina, ređe nakon 100 godina u podnebljima sa hladnom klimom. Ovi gasovi, iako sadrže metan, imaju relativno malu kaloričnu moć. Za period od 10 do 25 godina od jedne tone otpada može se dobiti oko 40 do 300 m 3 gasa. Procenjeno je da se sagorevanjem razvijenog gasa iz jedne tone otpada može dobiti ukupno 1,8 GJ, od čega korisnu toplotnu energija čini samo 0,5 GJ (Heintz & Reinhardt, 1990). Tabela 4. Osobine i srednji sastav filtrata iz komunalnih deponija (Schuster, 1991; Tchobanoglous et al, 1977) Kisela faza Metanska faza Jedinica Srednje Min. Maks. Srednje Min. Maks. Bakterije broj po cm 3 1 10.000 + + Virusi broj po cm 3 uglavnom nisu prisutni ph mg/dm 3 6,1 4,5 7,5 8 7,5 9 BOD 5 mg/dm 3 13.000 4.000 40.000 180 20 550 COD mg/dm 3 22.000 6.000 60.000 3.000 500 4.500 2- SO 4 mg/dm 3 500 70 1.750 80 10 420 Ca mg/dm 3 1.200 10 3.000 60 20 600 Mg mg/dm 3 470 50 1.500 180 40 350 Fe mg/dm 3 780 20 2.100 15 3 280 Mn mg/dm 3 25 0,3 65 0,7 0,003 45 Zn mg/dm 3 5 0,1 120 0,6 0,03 4 Kisela i metanska faza zajedno Srednje Min. Maks. Cl mg/dm 3 2.100 100 5.000 Na mg/dm 3 1.350 50 4.000 K mg/dm 3 1.100 10 2.500 S 2- * mg/dm 3-0 800 - NO 3 mg/dm 3 25 5 40 + NH 4 mg/dm 3 750 30 3.000 N-org. mg/dm 3 600 10 4.500 N-tot. mg/dm 3 1.250 50 5.000 P-tot. mg/dm 3 30 1 70 Fenol * mg/dm 3 50 - - Deterdžent mg/dm 3 50 - - As * g/dm 3 160 5 1.600 Cd * g/dm 3 6 0,5 140 Co * g/dm 3 55 4 950 Ni * g/dm 3 200 20 2.050 Pb * g/dm 3 90 8 1.020 Cr * g/dm 3 300 30 1.600 Cu * g/dm 3 80 4 1.400 Hg * g/dm 3 10 0,2 50 * Opasne supstance 7

Na ukupnu biohemijsku i fizičkohemijsku aktivnost deponija direktno utiče prisustvo vode. Količina vodenog taloga i vreme kada padaju kiša ili sneg tokom jedne godine su osnovni faktori koji utiču na kinetiku reakcija, odnosno direktno se odražavaju na količinu oslobođenog filtrata iz deponije. Pored toga na količinu oslobođenog filtrata utiči i starost deponije, kao i gustina (nabijenost) deponovanog materijala. Ispitivanja su pokazala da se za prosečne godišnje padavije od 750 mm vodenog taloga (20,55 m 3 /ha/dan) oslobađa oko 5 m 3 /ha/dan filtrata kod starijih i specifično gušćih deponija. To iznosi oko 25 % od ukupno primljene količine vodenog taloga. U slučajevima mlađih komunalnih deponija sa malom specifičnom gustinom oslobađa se godišnje prosečno oko 9 m 3 /ha/dan filtrata, ili oko 40 % od ukupno priljene količine vodenog taloga. Od zaostale vode do 100 % jedan deo ispari, a drugi deo se zadržava u deponiji. Sa smanjenjem količine prosečnih godišnjih padavina smanjuje se procenat količine vode koja odlazi u filtrat, jer se više vode vezuje u samoj deponiji. Kod većih prosečnih godišnjih padavina procenat vode koji odlazi u filtrat raste jer se deponija zasićuje vodom i sve preko zasićenja odlazi iz deponije. Tabela 5. Srednji sadržaj gasova koji se oslobađaju iz komunalnih deponija (Schuster, 1991) Ime gasa Formula Količina Metan CH 4 30-70 zap.% Ugljendioksid CO 2 10-50 zap.% Kiseonik O 2 1 zap.% Azot N 2 5-10 zap.% Vodonik sulfid H 2 S << 1g/m 3 gasa Hlorisani ugljvodonici promenljiva < 1g/m 3 gasa Fluorisani ugljovodonici promenljiva < 0,1 g/m 3 gasa Toluol * C 6 H 5 CH 3 600 mg/m 3 gasa Ksilol * C 6 H 4 (CH 3 ) 2 400 mg/m 3 gasa Benzol * C 6 H 6 < 10 mg/m 3 gasa Trihloreten * C 2 HCl 3 < 200 mg/m 3 gasa Hloretan * C 2 H 5 Cl < 250 mg/m 3 gasa Tetrahloreten * C 2 Cl 4 < 150 mg/m 3 gasa Dihloreten * C 2 H 2 Cl 2 300 mg/m 3 gasa Dihlordifluormetan * CCl 2 F 2 < 120 mg/m 3 gasa * Opasne supstance Da bi se što egzaktnije pokazao štetan i opasan uticaj filtrata iz komunalnih deponija na površinske i podzemne vode poslužiće kao primer deponija koja će po svojimn karakteristika najviše da odgovara onoj u Vinči koju koristi grad Beograd. Polazeći od ovog primera po analogiji se mogu dobiti približni podaci za sve veće komunalne deponije širom Jugoslavije. Najnovoji rezultati Saveznog hidrometeorološkog zavoda Jugoslavije (SHMZJ, 1994) za prosečne padavine u SR Jugoslaviji za poslednjih 30 godina govore da je, na primer, u regionu Beograda godišnje padalo oko 700 mm vodenog taloga. Grad Beograd odlaže svoj komunalni otpad na deponiji u Vinči koja zahvata oko 40 ha i stara je oko 40 godina. Koliko se godišnje u površinske i podzemne vode iz deponije slične ovoj emituje štetnih i opasnih supstanci može se približno izračunati sa relativno visokim stepenom pouzdanosti (tabela 5). 8

Tabela 6. Emisija opasnih supstanci u obliku filtrata tokom godine iz komunalnog otpada dvomilionskog grada sa deponije veličine 40 ha za prosečne padavine od 700mm godišnjeg taloga i stvaranjem filtrata sa oko 40 % od ukupno primljene količine vodenog taloga (prosečno oko 8,4 m 3 /ha/dan filtrata). Opasna supstanca i ph vrednost (A) Sadržaj u vodi mg/dm 3 (literatura) (B) Sadržaj u vodi mg/dm 3 (mereno) * (C) Sadržaj u zemljištu mg/kg (mereno) * Godišnja količina na bazi (A) kg/god. ph oko 7-7,0 - Fenol 50? - 730 As 160 0,013 8,14 2.336 Cd 6 0,002 0,08 87,6 Co 55 - - 803 Fe 780 2,6-11.388 Ni 200-40,0 2.920 Cu 80 0,1 13,9 262.8 Zn 5 0,5 47,0 73 Pb 90 0,01 11,7 1.314 Cr 300 0,01 15,7 4.380 Hg 10 0,0005 0,1 146 Mn 25 0,5-365 Cl - 2.100 4.020-30.660 2- SO 4 500 38,9-7.300 (*) GZZZB, 1995, (jedno merenje filtrata za 1.12.1995; 5 merenja zemlje). Rezultati prikazani u tabeli 5 baziraju se na činjenici da se za opitnu deponiju koriste neke karakteristike vinčanske deponije za koju, na žalost, ne postoje potpuni i sistematski pripremani podaci tako da se mora uzeti u obzir činjenica da se pri izračunavanju polazi i od prosečnih sadržaja štetnih supstanci u komunalnim deponijama objavljenih u literaturi. Pored toga beogradska deponija se po kvalitetu otpada ne može znatno razlikovati od deponija većih gradova u Evropi i severnoj Americina, ali zato znatno zaostaje za njima u odnosu na način projektovanja, zaštitu životne sredine, upravljanje, monitoring i zbog nekontrole kakav otpad dospeva na nju. U tabelu 6 uključene su analize u kolonama B i C koje se odnose na vinčansku deponiju. Polazeći od podataka u koloni B važno je naglasiti da je nemoguće da je kvalitet filtrata preko 100 puta bolji od kvaliteta zemljišta (kolona B) i da je više od 1000 puta bolji od prosečnog kvaliteta filtrata u svetu (kolaona A). Iako se u analize ne sumnja, značajna je činjenica da je uzorak uziman 1.12.1995, odmah nakon velikih padavina tokom novembra meseca. Niske temperature utiču da je ukupnu aktivnost bioloških agenasa smanjena, a kinetika proces ispiranja rastvornih suspstanci u vodi je u tom periodu bila daleko veća od kinetike procesa njihovog stvaranja. Uz to previsoke količine hlorida ukazuju da se na deponiju odlagao otpad sa gradskih ulica koje su već u to vreme bile soljene zbog pojave leda. Ovaj primer je idealan da ilistruje kako nagle klimatske promene utiču na rezulte merenja, koliko je važno kako se uzorkuje prove i zbog čega su neophodna sistematska merenja, u ovom slučaju i za celi godinu. 4. INDUSTRIJSKE DEPONIJE Prema svojim karakteristikama, industrijske deponije su obično znatno jednostavnije u hemiskom smislu od komunalnih, ali zato mogu da sadrže mnogo opasnije supstance i na nesreću ne mogu se proučavati objedinjeno. Svaka industrijska grana ima specifične vrste otpada koje se ne mogu upoređivati, niti tretirati na jednak način. U tabeli 7 data je lista karakterističnih štetnih i opasnih elemenata po životnu sredinu koji se mogu naći u deponijama i filtratima iz deponija, odnosno koji se izlivaju iz industrijskih postrojenja. 9

Tabela 7. Najčešće prisutni štetni i opasni elementi po životnu sredinu u otpadnim vodama iz industrijskih deponija i postrojenja (dopunjeno, Fergusonu, 1982) Izvor As Ba Be Bi Cd Cr Cu Hg Mn Pb Ni Se Sn U V Zn Rudarstvo i flotacija Metalurgija Hemijska industrija Legiranje Boje Staklo Papirna indistrija Kožare Tekstil Pesticidi Hloralkalna produkcija Rafinacija nafte Sagorevanje uglja Nuklearne tehnologije Izuzetno je važno naglasiti da je kod nas zbog nerešenog problema specijalizovanih deponija za opasne otpade veliki deo tog otpada smešten u okviru fabrika, (SMRNŽS, 1995) doduše privremeno, ali se zato time višestruko povećava rizik po radnike i stanovništvo u blizini takvih fabrika. Prilikom ekspoloatacije metaličnih rudnih bogatstava stvaraju se ogromne količine nekorisnih i otpadnih materijala koje obuhvataju raskrivku, jalovinu, šljaku i druge materijale. Relativni odnos između količine materijala koji je ušao u prizvodni ciklus i količine finalnog metalnog proizvoda (spremnog za prodaju ili dalj preradu) na teritoriji SAD (EPA, 1985) dat je u tabeli 8. Tabela 8. Relativni odnos između količine materijala koji je ušao u prizvodni ciklus (A) i količine finalnog metalnog proizvoda (B) na teritoriji SAD (EPA, 1985) Metal iz Odnos A : B Procenat metala u Komentar eksploatacije rudi Bakar 420 : 1 0,6 kod nas 0,4-0,6% Zlato 350.000 : 1 0,00004 Gvožđe 6 : 1 33,0 Olovo 19 : 1 5,0 kod nas oko 4% Živa promenljivo 0,5 Molibden promenljivo 0,2 Srebro 7.500 : 1 0,03 Volfram promenljivo 0,5 Uran 6.900 : 1 0,15 Cink 27 : 1 3,7 kod nas oko 4% 3.1. Eksploatacija i prerada bakra Kao dobar primer za koji veoma dobro ilustruje proces zagađenja površinskih i podzemnjih voda kod nas je utical opasnih neorganskih materijala sa deponija šljake i jalovine u Boru. U tabeli 9 dat je sadržaj nekih opanih elemenata koji se nalaze u otpadnim supstancama, a slika 2 veoma dobro ilustruje kako ti elementi zagađuju Borski reku i Timok. 10

Tabela 9. Srednji sadržaj nekih štetnih i opasnih elemenata u jalovini i šljaci iz Borskog topioničarskog basena (Gržetić & Polić, 1995; Gržetić & Brčeski, 1995b) Elemenat Jalovina (%) Šljaka (%) S 0,001 > 1,0 As 0,001 0,11 Fe 0,95 < 30,0 Mn 0,006 0,025 Pb 0,0064 0,1 Sb - 0,028 Ni 0,01 0,01 Cr - 0,006 Co 0,003 0,003 Mo 0,001 0,001 Proces zagađivanja rečnih tokova deponijskim filtratima u regionu Bora rezultat je postojanja nekoliko stalnih izvora zagađenja: flotacijske deponije, deponije šljake iz plamenih peći i otpadnih voda iz celokupnog tehnološkog procesa. Teško je proceniti kada i u kolikoj meri svaki od ovih izvora zagađenja doprinosi zagađenju Borske reke i Timoka, ali se iz zbirnih podataka višegodišnjeg monitoringa vidi da je taj proes znatan i širokih razmera. Polić, Gržetić i Jovančićević (1994) su ustanovili da je Borska reka visoko kontaminirana i da u isto vreme kontaminira Timok. Na slici 2b se vidi da je stepen čistoće Timoka u odnosu na As, Cu, NH + 4, suspendovane supstance (SL), količinu kiseonika u vodi (O 2 sat), (BOD) i (COD) određivan na mestu BT (sl.2a) pre ulivanja Borske reke u Timok. Stepen zagađenja same Borske reke određivan je na mestu BR koje ukazuje da je Borska reka u odnosu na arsen zagađenija od Timoka i do 100 puta, a u odnosu na Cu i do 10000 puta. Na mestima 14 km (CK) i 36 km (BK) nizvodno od ušća Borske reke u Timok takođe su praćena zagađenja. Tom prilikom je ustanovljeno da se Timok postepeno prečišćava, ali nikad ne dostiže onaj stepen čistoće koji je imao pre ulivanja Borske reke u Timok. Neadekvatno odložen industrijski otpad u Boru oslobađa velike količine zagađene vode koja je trajno i u potpunosti degradirala reku Timok bez izgleda da se stanje popravi. (A) (B) Slika 2. Mesta uzorkovanja (A) i srednje vrednosti mernih parametara (B): sadržaj As, Cu, NH 4 +, suspendovane supstance (SL) i parametari za kiseonik (Polić et al, 1994). 11

3.2. Eksploatacija i upotreba uglja Eksploatacija i upotreba uglja ima za posledicu tri vrste zagađenja okoline. Prvo se odnosi na zagađenje voda tokom rudničke eksploatacije, a druga i treća vrsta na sagorevanje uglja, a to su zagađenje atmosfere dimnim gasovima i zagađenje površinskih i podzemnih voda filtratom iz pepelišta. Tokom eksploatacije uglja u površinskim ili podzemnim kopovima dolazi do intenzivnog rastvaranja velikog broja organskih i neorganskih supstanci iz uglja. Kako se u ovom radu najviše govori o neorganskim supstancama u tabeli 10 su iznete analize sirovih rudničkih voda iz ugljenokopa u SAD koje u potpunosti ilustruju kako se i do koje mere vode zagađuju u regionima eksploatacije uglja. Tabela 10. Prosečni sadržaj štetnih i opasnih elemenata u g/dm 3 u otpadnim vodama iz ugljenokopa u USA (EPA, 1981; EPA, 1982) Elemenat Površinski kopovi Podzemna eksploatacija Alkalne vode Kisele vode Alkalne vode Kisele vode Suspendovana 141.000 732.000 40.000 158.000 supstanca ph 7,6 6 7,7 6 Fe 1.520 45.700 410 135.000 Mn 820 17.700 76 4.900 Sb 6-2 2.5 As 3 210 5 23 Be 2 23-12 Cd 14 98 14 6 Cr 42 187 49 30 Cu 20 150 14 82 Pb 29 323 72 51 Hg 1,09 1,3 0,7 0,9 Ni 115 2020 57 400 Se 6 17 3 34 Ag 13 - - 5 Tl 2 2 184 1 Zn 80 6620 56 510 Za proizvodnju energije u termoelektarnama (TE) Kosovskog basena (meki mrki ugalj), Resavsko-Moravskog basena (meki mrki ugalj), Kolubarskog basena (meki mrki ugalj), Kostolačkog basena (mrki ugalj) i Pljevaljskog basena (mrki ugalj) koriste se mrki ugljevi koji sadrže niz opasnih elemenata (tabela 11) koji mogu da se rastvore u vodi i kao takvi da zagade podzemne, a delom i površinske vode. Nakon sagorevanja mekih mrkih ugljeva zaostaje od 12 do 24 % od primarne mase uglja kao pepeo. Ako se pođe od pretpostavke da TE sagore godišnje neoliko stotina hiljada trona uglja, pa i preko milion tona, onda je sasvim jasno da se godišnje po pepelištima koncentruje značajna količina štetnih i opasnih supstanci. Faktor koncentrovanja štetnih supstanci tokom sagorevanja iznoso oko 4 do 5, jer se od 1 t uglja dobija od 0,12 t do 0,25 t pepela. Većina svih elemnata koji su prisutni u uglju ostaje u čvrstoj fazi tj u pepelu i dimnom talogu sem, na primer, žive, dela arsena i kadmijuma i drugih. Razlika između podataka i za pepeo i dimni talog potiče od toga što se pepeo obično transportuje od ložišta do pepelišta TE uz pomoć vode (razmera pepeo/voda je 1 : 9) tako da se određen broj elemenata delimično rastvara u vodi i odlazi sa njom. Dimni talog, zato, direktno odslikava prave sadržaje opasnih i štetnih elemenata u pepelu TE pre mešanja sa vodom. 12

Tabela 11. Srednji sadržaj nekih štetnih i opasnih elemenata u uglju, pepelima i dimnom talogu termoelektrane Morava kod Svilajnca (Matić et al, 1993) Elemenat Ugalj (mg/kg) ili (g/t) (A) Pepeo i šljaka (mg/kg) (B) Dimni talog (mg/kg) (C) Neke opasne supstance u kg na 100.000 t uglja Cr 16,8 13,0 48,7 1680 Mn 56,0 264 497 5600 Fe 6.000 15.000 69.700 6.000.000 Co 2,4 3,9 7,5 240 Ni 10,0 14,4 43,6 1.000 Cu 5,1 29,7 65,2 510 As 5,5 5,0 39,0 550 (?) * Mo 0,5 < 0,1 0,85 50 Cd <0,2 < 0,2 2,0 20 (?) * Sn <1,25 < 1,25 < 1,25 125 (?) * Sb <25 < 25 100 2500 Pb 8,8 < 1,0 59,0 880 (*) Ovi elemeti delom prelaze i u gasnu fazu - nalaze se u dimnim gasovima tokom sagorevanja uglja Procenjene količine štetnih supstanci koje se stvaraju sagorevanjem uglja date su u tabeli 10 (kolona C za sagorevanje 100.000 t uglja). Od tih supstanci uran, na primer, sav zaostaje u pepelu ložišta. Ako se pođe od publikovanih podataka Adžića et al, (1982) koji su pronašli da se u ugljevima Rembasa tj. Moravskim ugljevima nalazi od 2,2 g do 5,3 g U po toni uglja, odnosno 4,7 g do 10,9 g Th po toni uglja, uz primenu faktora koncentrovanja tokom sagorevanja ugalja u prepeo, sadržaj urana u pepelu u samom ložištu iznosi, prema proceni, oko 9 do 21 mg/kg pepela. To znači da se sagorevanjem 100.000 t uglja dobija ukupno 220 do 530 kg rastvorljivog urana. Taj se uran rastvara u prisustvu vode (Gržetić & Jelenković, 1995) i uglavnom prelazi sav u nju, jer je oksidovan do šestovalentnog urana tokom sagorevanja uglja, a kao takav je izuzetno rastvoran u alaklnim vodenim sredimnama pošto ugljeni pepeo generiše takvu sredinu. Zato se uran detektuje u vrlo malim količinama na deponiji pepela (pepelištu), s obzirom da ga je voda odnela. O sudbini urana kao izuzetno opasnog elementa u slojevima zemljišta i podzemnim vodama u blizini pepelišta TE za sada ima jako malo podataka. Vuković i Mandić (1996) su merili sadržaj urana u podzemnim vodama u neposrednoj blizini TE A u Obrenovcu i pronašli da ga ima oko 0,1 g/dm 3, a u ispranom pepelu je određena radioaktivnost za U i Th koja je u proseku 3 puta veća od one za ugljeve. 3.3. Organske otpadne supstance Pored neorganskih sastojaka na deponijama se mogu naći i prirodni i sintetički organski sastojci o čijem se poreklu u globalu još teže može govoriti. Među organskim supstancama koje dospevaju na deponije, a kojih ima nekoliko hiljada i čije se koncentracije kreću od tragova do makrokoncentracija, mnoge mogu da se delimično ili u potpunosti rastvaraju ili emulguju sa vodom. To su: - industrijski deterdženti i površinski aktivne suspstance, - prosti ugljovodonici, ulja i maziva tj. derivati nafte, - boje i lakovi, - pesticidi, - biorefraktorne organske supstance tj. bionedegradabilme organske supstance male molekulske težine i relativno slabe isparljivosti kao što su aromatični i hlorovani ugljovodonici (PCB, DDT...) - organometalna jedinjenja i druga. 13

Zaštita od ovakve vrste zagađivača koji nisu samo opasni po prirodu već i po čoveka, jer se među njima nalaze i mnoga kancerogena jedinjenja, zahteva niz predostrožnosti. To podrazumeva u slučaju otvaranja novih deponija specifičan način gradnje deponija za ovakve otpadne supstance (deponije sa posebnom namenom), ili kod već postojećih deponija koje su neadekvatno izgrađene posebne mere sanacije. I u jednom i u drugom slučaju problem je filtrat iz deponija koji sadrži sve opasne supstance koje se nalaze u deponiji. 4. ODLAGANJE VISOKO RIZIČNOG OTPADA Usled nepostojanja posebnih deponija za opasan otpad u našoj zemlji takav otpad se jedno vreme odlagao na komumalne i industrijske deponije, a od stupanja na snagu Zakona o zaštiti životne sredine republike Srbije takav se otpad uglavnom drži u okviru fabričkih dvorišta u neposrednoj blizini radnih postrojenja ili naselja (Tošović, 1996). Opasnosti koje proističu zbog ovih privremenih rešenja su višestruke i u potpunosti nesagledive. U tabelama 12 i 13 date su liste opasnog otpada na bazi preporuka Bazelske konvencije (UNEP, 1994), a koji se godišnje akumulira u našoj zemlji (SMRNŽS, 1995). Ovi podaci predstavljaju samo prvu aproksimaciju. O stvarnim količinama koje se akumuliraju godišnje i poreklu još uvek se ne može govoriti, jer o tome ne postoje pouzdani podaci. Nemogućnost da se sakupe egzaktni podaci u našoj zemlji verovatno su posledica nedopustive neinformisanosti o samom pojmu opasnog otpada (Tošović, 1996). Tabela 12. Tipovi opasnog otpada po poreklu u SR Jugoslaviji Tip otpada Količina u t/god. Klinički otpad 2.500 Otpad u proizvodnji farmaceutika 460 Otpadni farmaceutici 190 Otpad iz proizvodnje biocida 430 Otpadni organski rastvarači 12.600 Otpad koji sadrži cijanide 410 Otpadna mineralna ulja 59.600 Otpadne emulzije voda-ulje 92.500 Otpadne plastike 79 Otpad iz rafinacija i destilacija 3.440 Otpad iz proizvodnje boja i lakova 9.500 Otpad od smola, lateksa i plastifikatora 3.600 Otpad koji je eksplozivan 300 Otpad iz tretmana filmova 37,5 Otpad od tretmana metala i plastike 24.700 Otpad iz drvne industrije i papira 14.933 U K U P N O : 225.280 14

Tabela 13. Tipovi opasnog opasnog tpada po sastavu u SR Jugoslaviji Tip otpada Količina u t/god. Otpad koji sadrži metalne karbonile 2.240 Otpad koji sadrži jedinjenja sa Cr +6 8,5 Otpad koji sadrži jedinjenja Zn 2.400 Otpad koji sadrži jedinjenja Cd 245 Otpad koji sadrži jedinjenja olova i Pb 7.300 Otpad koji sadrži jedinjenja neorg. F 26 Otpad koji sadrži jedinjenja cijanida 410 Kiseli rastvori ili kiseo čvrst otpad 3.940 Bazni rastvori ili bazni čvrst otpad 2.600 Otpad koji sadrži azbest 35 Otpad koji sadrži organski P 22 Otpad sa fenolima i derivatima fenola 1.200 Otpad koji sadrži etre 320 Otpad sa halogenim org. rastvaračima 1.900 Otpadni rastvarači bez halogenougljovodonika 10.700 Otpadna organohlorna jedinjenja 79,7 Rabljena ulja i emulzije 140.900 Otpadne plastike i smole 17.774 Otpadni oksidi i soli metala i nemetala 32.980 U K U P N O : 225.980 4.1. Radioaktivni otpad Radiaktivni otpad spada takođe u visoko rizičan otpada i po pravilu se deponuje na zasebne deponije nezavisno od ostalih kategorija otpada. Do sada nema dokaza da je u našoj zemlji ovakav otpad nekontrolisano odlagan bez znanja vlasti i stručnjaka. Pa i pored toga u našoj zemlji postoji takva vrsta otpada u Institutu za nuklearne nauke Vinča (Jović et al, 1995: Mataušek, 1995), kao i u regionu zatvorenih rudnika urana na Staroj planini (Gržetić i Jelenković, 1994; Gržetić et al, 1995). Odlagalište u Vinči je privremenog karaktera i zahteva da se u vezi sa njim nešto hitno preduzme, dok je odlagalište na Staroj planini trajnog karaktera i nije opasno mada je zapušteno i neoznačeno. Radioaktivni otpad prevashodno nastaje u nuklearnim energetskim postrojenjima, pojavljuje se kao otpad u bolnicama i institutima koji rade na nuklearnim projektima ili se bave zaštitom od radioaktivnog zračenja, zatim ga ima i u industriji i po vojnom arsenalima. Radioaktivni otpad koji se pojavljuje na takvim mestima deli se na slabo, srednje i visoko radioaktivan. Sve te vrste otpada nalaze se u Vinči, a slabo radiaoktivan otpad na Saroj planini. U svom radu I.Plećaš (1995) detaljno obrađuje načine konačnog odlaganja slabog i srednje radioaktivnog otpada, što znači da se kod nas raspolaže sa svim neophodnim znanjima za konačno rešenja odlaganja takvog otpada, ali još uvek nemamo konačnu lokaciju za takvu vrstu otpada. Osnovni preduslovi koju se moraju ispuniti da se takva lokacija odredi jeste optimalna geološka podloga sa odgovarajućim geofizičkim, hidrogeološkim i fizičkohemijskim karakteristikama terena, odnosno da se lokacija naklazi dovoljno daleko od regiona sa visokom gustinom naseljenosti. Kod ovakvih vrsta deponija, ako su dobro projektovane i ako se redovno održavaju, nema opasnosti od deponijskih filtrata. Što se tiče visoko radioaktivnog otpada problemi su daleko složeniji nego u slučaju srednje i slabo radioaktivnog otpada. Pažljiva analiza svih objavljenih podataka u časopisu Nuklearna tehnologija (vol.10, broj 2 od 1995), a posebno rada Jovića i saradnika (1995) o stanju visoko radioaktivnog nuklearnog goriva za reakror RA u Vinči ukazuje na neophodnost da se mora hitno i promišljeno reagovati. 15

5. PROJETOVANJE DEPONIJA ZA OPASAN OTPAD Ovom prilikom se nije posebno izučavao hemijski sastav različitih filtrata koji vode poreklo iz specifičnih deponija, ali će se obraditi pažnja na koji se način taj filtrat može prečistiti ili na koji se način može sprečiti da filtrat dospe do površinskih i podzemnih voda. Za projektovanje novih deponija za posebnu namenu važno je posedovati podatke koji su bitni za analizu uticaja te deponije na okolinu i životnu sredinu (RMZŽS, 1992). To podrazumeva poznavanje: geologije terena na kome će se nalaziti deponija i njegovih inženejrsko-geoloških karakteristika, poznavanje hidrologioje istog terena, zatim klimatskih parametara regiona, budućih kapaciteta deponije, svih mogućih degradacionih procesa koji će se odugravati u deponiji, kao i predviđanja koliko će se fluida oslobađati tokom upotrebe i nakon zatvaranja deponije. 5.1. Prečišćavanje filtrata Sakupljeni filtrat iz deponija sa posebnom namenom za odlaganje opasnog otpada može se i mora dalje prečišćavati kao bi se njegov kvalitet doveo u prihvatljive granice za ispuštanje u prirodu. Za to postoji nekoliko rešenja. Prvo rešenje na koje se nailazi u praksi je kvazi rešenje koje je se često i na veliku žalost primenjuje, jer je najjeftinije, ali i najopasnije. Polazi se od toga da se filtrat razblažuje vodom, razblaženje je rešenje za zagađenje. Opasnost je u tome jer se celokupna opasna supstanca emituje u prirodu, a pri tom se troše dodatne, često velike, količine vode kako bi se samo formalno izbegao sukob sa zakonom. Opasna supstanca se koncentruje u prirodi, pa su pre ili kasnije posledice neminovne. Prihvatljiva i realna rešenja za prečišćavanje filtrata su sledeća: - Dodavanje sredstava za flokulaciju (okudovanje u taloženje), - Adsorpcija na aktivni ugalj, - Precipitacija sulfidima, - Ozonizacija filtrata, - Filtracija za odstranjivanje suspendovanih supstanci i flokulanata, - Jonoizmenjivačko prečišćavanje filtrata, - Prečišćavanje reversnom osmozom i - Elektrolitičko perčišćavanje. Postupci se sprovode navedenim redom, toko što se prvo sprovode jeftinija rešenja, a nakon njih, ako su neophodna, i sve skuplja. Flokulacija je rešenje koje se odnosi na neutralizaciju filtrata uz taloženje opasnih supstanci. Agensi koji se za to koriste su razni, svi su po pravilu jeftini i među njima se nalaze: feri hidroksid (Fe(OH) 3 ), kalcijum hidroksid (Ca(OH) 2 ), negašeni kreč (CaO), kaustična soda (NaOH), soda (Na 2 CO 3 ) i kalcijumkarbonat (CaCO 2 ). Za precipitaciju sa sulfidima koriste se Na 2 S. Posledica ovih tretmana je da se većina opasnih i štetnih elemnata iztaloži, a samo mala količina tih supstanci zaostaje u vodi. O tim količinama govore nam proizvodi rastvorljivosti za pojedine elemente na osnovu kojih se može izračunati njihova rastvorljivost (tabela 14). Adsorpcija na aktivni ugalj se vrlo često koristi za odstranjivanje opasnih organskih supstanci iz filtrata. Njime se mogu vrlo uspešno odstraniti neorganske suspstance čije se koncentracije u filtratu kreću oko ppm (mg/kg) kao joni As, Sb, šestovalentnog Cr, Sn, Ag, Hg, Pb, Ni. Uspoešno se odstranjuju Cu, Cd i Zn, ali zato relativno slabo se odstranjuju Ba, Se, Mo, Mn i W. Jonoizmenjivačke tehnike se efikasno koriste u slučajevima odstranjivanja jona čije koncentracije prelaze 500 ppm. S obzirom da su složene i skupe ređe se upotrebljavaju. Njihova loša strana je što se tokom regeneracije jonoizmenjivača stvara koncentrovan rastvor koji sadrži sve jone koji su odstranjeni iz deponijskog filtrata, a koji zahteva dodatan tretman, na primer, neutralizaciju i flokulaciju. Ozonizacija (oksidacija ozonom) deponijskog filtrata je korisna za uklanjanje bakterija i za oksidovanje onih metanih jona koji se nakon oksidacije mogu efikasnije taložiti uz primenu odgovarajućih flokulanata. 16

Tabela 14. Tablične vrednosti za rastvorljivosti pojedinih metala Metalni jon Rastvorljivost metalnog jona u mg/dm 3 rastvora kao hidroksid kao sulfid Cd 2+ 2,3 * 10-5 6,7 * 10-10 Cr 3+ 8,4 * 10-4 ne taloži se Co 2+ 2,2 * 10-1 1,0 * 10-8 Cu 2+ 2,2 * 10-2 5,8 * 10-18 Fe 2+ 8,9 * 10-1 3,4 * 10-5 Pb 2+ 2,1 * 10-0 3,0 * 10-9 Mn 2+ 1,2 * 10 0 2,1 * 10-3 Hg 2+ 3,9 * 10-4 9,0 * 10-20 Ni 2+ 6,9 * 10-3 6,9 * 10-8 Ag + 13,3 * 10 0 7,4 * 10-12 Sn 2+ 1,1 * 10-4 3,8 * 10-8 Zn 2+ 1,1 * 10 0 2,3 * 10-7 Reversna osmoza je proces koji se zasniva na primeni polupropustljivih membrana koje mogu da propuštaju molekule vode, a ne i jone metala. Proces je ustvari suprotan osmotskom procesu i zato se zove revesna osmoza. Uz primenu pritiska na rastvor filtrata kojim se savlađuje osmotski pritisak na drugoj strani polupropustrljive membrane ističe relativno čista voda, a u komori sa filtratom ostaje sve koncentrovaniji rastvor sa nizom opasnih jona metala. Taj se rastvor potom može, na primer tretirati raznim flokulantima. Elektroliza je sledeći postupak uz pomoć koga se joni opasnih metala u elktrolitu (filtratu) pod dejstvom električnog polja odstranjuju iz filtrata. Postupak je složen. Elektrode se nalaze u posebnim poroznim protočnim sudovima koji su zaronjeni u jedan veliki protočni sud. Filtrat se propušta kroz taj veliki sud i puni manje sudove sa elektrodama. Usled dejstva električnog polja joni iz filtrata ulaze u sudove sa eketrodama, a dejonizovan filtrat ističe iz velikog suda. Tečnost iz poroznih sudova obogaćena jonima iz filtrta se dalje recikluje u istom postupku ili, ako je koncentrovna, može se tretirati nekim od flokulanata. Nastao talog u bilo kom od prethodnih potupaka se cedi i odlaže kao čvrst talog ili kao suspenzija. Zapremina koju zauzima takav otpad je na desetine ili stotine puta manja od zapremina primarnog filtrata. Naravno da svaki od ovih postupaha zahteva određena tehnološka rešenja koja su na sreću veoma dobro poznata. 5.2. Projektovanje novih ili saniranje postojećih deponija Prilikom projektovanja novih deponija za opasne otpade redovno se mora voditi računa o vrsti filtrata koji može da sa vremenom nstane iz takve sdeponije. U zavisnosti od vrste otpada i sastava filtrata, kao i od potencijalne opasnosti koju nosi taj filtrat mogu se izgraditi više ili manje zaštićene deponije pre svega u odnosu na mogućnost komunikacije deponijskog filtrata sa površinskim i podzemnim vodama. Na slici 3 dat je presek kako u jednom opštem slučaju treba da izgleda dobro projektovana deponija za opasna otpad. Na slici se dobro raspoznaju slojevi koji osiguravaju da deponijski filtrat nikad ne dođe u kontakt sa vodama izvan deponije. Postoje i takvi sistemi zaštite koji predviđaju prodor filtrata iz primarnog sistema sakupljanja otpadnih voda koji se nalazi ispod deponije u drugi kolektorski sistem, čime je praktično sa visokim stepenom sigurnosti sprečen bilo kakav rizik od mešanja filtrata sa vodama izvan deponije. Sakupljeni deponiski filtrat se obavezno prečišćava (slika 5) sve dok kvalitet vode iz filtrata ne zadovolji postavljene standarde. 17

Slika 3. Primer za projektovanje i izgradnju novih deponija za opasan otpad U najvećem broju slučajeva za izgradnju novih deponija nema sredstava ili je prekasno konstatovano da postojeća deponija predstavlja izvor opasnih supstanci koje ozbiljno zagađuju prirodu. U takvim slučajevima se pribegava nizu različitih rešenja koja se u suštini svode na izgradnju drenažnih bunara oko deponije iz kojih se ispumpavaju podzemne vode koje su zaprljane deponijskim filtratom. Na slici 4 dat je prost primer kako se mogu preseći podzemni tokovi vode od deponije ka izvorima ili bunarima za pijaću vodu. Stvaranjem podpritisaka na određenim dubinama uz pomoć pumpi, voda koja je zagađena deponijskim filtratom obogaćenim opasnim supstancama se odvodi iz regiona koji se mora zaštititi ili se prebacuje u postrojenja za prečišćavanje vode (slika 5). (A) (B) Slika 4. Primer za sistem sakupljanja deponijskog filtrata u blizini zastarelih deponija. (A) Deponija na padini (vertikalni presek), (B) Pogled odozgo na deponiju i drenažne bunare kojima se štiti bunar za pijaću vodu Sistemi za prečišćavanje otpadnih voda iz deponija obično se tako projektuju da mogu da ispune posebne zahteve koji su u tesnoj vezi sa karakteristikama deponija opasnog otpada tj. da otklone specifične zagađivače koji vode poreklo iz specifične deponije. Pa i pored toga tehnička rešenja za postrojenja koja služe za prečišćavanje vode imaju mnogo toga zajedničkog. Sva se uglavnom sastoje od komora ili bazena za aeraciju i hemijski tretman voda, zatim od bazena za 18

flokulaciju (aglomeraciju - ukrupnjavanje taloga) i bazena za taloženje (slika 5). Ova osnovna konfiguracija se može dopunjavati sa postrojenjima za eltrolitički tretman, jonoizmenjivačko prečišćavanje, reversnu osmozu i druge dopunske postupke prečišćavanja otpadnih voda. Slika 5. Šema postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda iz deponija 6. ZAKLJUČAK Odlaganje opasnog otpada koji se usled prirodnih procesa s vremenom degradira ima redovno za posledicu stvaranje filtrata koji u sebi nosi sve rastvorne opasne supstance koje su bile odložene na deponiju ili opasne produkte raspadanja deponijskog materijala. Nesumnjivo da degradacioni procesi vrlo često doprinose povećanju stepena zagađenja deponijskih filtrata i da se kao takvi moraju intenzivno izučavati sa ciljem da se blagovremeno spreči širenje opasnih supstanci u površinske i podzemne vode. I pored ove činjenice kod nas ne postoje tradicije niti institucije koje se bave ispitivanjem otpadnih supstanci, njihovom klasifikacijom, niti postoje deponije na koje se opasan otpad može odlagati na adekvatan način. To drugim rečima znači da u našoj zemlji pored evidentnog postojanja opasnog otpada, širenja opasnih supstanci poreklom iz tog opasnog otpada i evidentnih posledica nema nikakvih rešenja koja bi sve to sprečila ili bar omogućila da se uticaj opasnog otpada na životnu sredinu spreči. 7. LITERATURA Adžić PR, Kukoč AH and Stepić R, (1982), Determination of Thorium, Uranium and Potassium in some Natural Coals, Fizika, Vol.14, 1-5. Eiffert MC and Swartzbaugh JT, (1977), Influenece of Municipal Soli Waste Processing on Gas and Leachate Generation, Menagement of Gas and Leachatein Landfills, US EPA, EPA-600-9/77-026. EPA - US Environmental Protection Agency, (1981), Comparison of Coal Mine Wastewaters from Eastern and Western Region, US EPA, Effluent Guidelines Division, Washington DC. EPA - US Environmental Protection Agency, (1982), Development Document for Effluent Limitations Guidelines and Standards for the Coal Mining Point Sorce Category, US EPA, Washington DC, EPA/440/1-82/057. EPA - US Environmental Protection Agency, (1985), Wastes from the extraction and beneficiation of metallic ores, phosphate rock, asbestous, overburden from uranium mining and oil shale, US EPA, Washington DC, EPA/530-SW-85-033. Ferguson JE, (1982), Inorganic Chemistry and the Earth, Pergamon Press, Oxford & New York. 19