Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
- 17 ÉPÍTÉSI ÉS BONTÁSI HULLADÉKOK (BELEÉRTVE A SZENNYEZETT TERÜLETEKRŐL KITERMELT FÖLDET IS)
- 17 05 föld (ideértve a szennyezett területekről származó kitermelt földet), kövek és kotrási meddő
- 17 05 03* veszélyes anyagokat tartalmazó föld és kövek
A 4-es metró alagút építésénél a pajzsos alagútépítési technológiát alkalamztak. A pajzs tulajdonképpen egy mozgó dúcolás, amely folyamatos megtámasztást biztosít a kibontott üregben, így kialakítva egy biztonságos munkateret a fejtéshez és a falazat beépítéséhez. A fúrásnál alkalmazott technológia geológiai szempontból három jellemző szakaszra: a budaira, a pestire és a kettőt összekötő Duna alattira osztható. A Duna alatti szakasz a fejtett talajkörnyezetét tekintve a budai oldalhoz hasonló, a pesti oldal változatos talajviszonyai és a talajvíz miatt nagyobb kockázatot jelentő szakasznak mutatkozott. A budai oldal az előzetes geológiai feltárások, fúrások alapján viszont, az aránylag egyöntetű kiscelli agyag, ezért ez szinte problémamentesnek volt mondható.
A területen található talajtípusokat és a pajzsos alagútépítés szempontjait figyelembe véve a földpép homlokmegtámasztású EPB pajzzsot alkalmazták. Ennek a pajzstípusnak a lényege, hogy egy fejtőteret képeznek ki a pajzs vágóélénél merev és vízhatlan lezárással. Ezt követően a teret nagy nyomású bentonitos zaggyal töltik ki. A fejtőberendezés így a zaggyal telített térben dolgozik, így a puhább talaj nem hatol be az alagút homlokzatán, hiszen a zagy megtámasztja. A kifejtett talajt végül a zaggyal együtt eltávolítják, úgy hogy a zagy nyomása mindvégig állandó maradjon. Így a kitermelt kőzet a bentonitos zaggyal együtt kerül a felszínre. A felszínen rázószitára kerül a zagy, majd ülepítőn keresztül juttatják vissza a tárolótartályba a tisztított zagyot. A tisztított zagyhoz friss bentonitot kevernek, és újból visszajuttatják a fejtési térbe.
Forrás: Muskovits Marianna, Pajzsos alagútépítés és alkalmazása a 4-es metró építésénél, BME
A vonalalagutak fúrása során a talajjal érintkezésbe kerülő anyagok alábbiak:
Gépészeti kenőanyagok
Fúrási segédanyagok (Active Bentonit IBECO S),
A talaj konzisztenciáját és súrlódását módosító habanyag (MEYCOFIX SLF 30 MAPEI FOAMER 300).
A 4-es metró fúrásakor kitermelt talajba különböző anyagok kerülte bele. A fúrópajzs tengelynek folyamatos kenéséről gondoskodni kell, és a kimerült kenőanyag egy része a kitermelt talaj közé kerül. A fúrópajzs hosszabb leállításának idejére (pl.: ünnepek, hétvégi munkaszünet) a fúrópajzs kitermelő tér felőli oldalát bentonit zaggyal (fúrási segédanyag) töltik fel a nyomásegyensúly biztosítása miatt. Azonban a bentonit természetes eredetű ásványi agyag, így az nem jelent kockázatot a környezetre. A fúrás során a fúrópajzs elemei és a talaj közötti, valamint a talaj belső súrlódásának csökkentésére a fúrópajzs elé habanyagot injektálnak. A fúróhab csak szélsőséges esetekben (5000 ppm, 10000 ppm koncentráció) jelent kockázatot a környezetre, a technológia megfelelő alkalmazási körülményei között (300–1500 ppm) nem jelent kockázatot.
A budai oldalon fúrópajzzsal kitermelt kiscelli agyagot vizsgáltuk.
Minden, a metróépítéskor kitermelt anyag specifikus a kitermelés földtani jellemzőinek megfelelően.
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- alumínium
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- arzén
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- króm (VI)
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- kadmium
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- kobalt
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- króm
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- réz
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- higany
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- ólom
- Fémek, félfémek és vegyületeik
- cink
A budai oldalon fúrópajzzsal kitermelt kiscelli agyag vizsgálati eredményeit és az eredmények értékelését mutatjuk be az alábbiakban.
A terület alapkőzetének döntő hányada, a körülbelül 5,0-10,0 m mélyen kezdődő középső oligocén kori, 33,9 millió évvel ezelőtt kezdődött, és 23,03 millió évvel ezelőtt zárult le kiscelli agyagból épül fel, melyre a Duna holocén, pleisztocén kori üledékei rakódtak, ezek kavicsból és a ráülepedett iszapos, homokos rétegekből áll.
Az agyag felső rétegében karbonát, baktériumok által termelt pirit és egyéb fémtartalmú ásványok limonitté alakultak át (vas tartalmú hidroxilásvány). A folyamatok megközelítőleg a korai pleisztocén korban játszódtak le. A mállás során a külső környezettel érintkező felső réteg sárgás színét a pirit vastartalmának oxidációja okozta, mely során limonit alakult ki. Vastagsága a budai oldalon elérheti a 30, akár a 40 métert is. Az alsó rétegek sokkal keményebb a felsőbb rétegeknél.
A 4-es metró fúrásakor kitermelt talajba különböző anyagok kerülte bele. A fúrópajzs tengelynek folyamatos kenéséről gondoskodni kell, és a kimerült kenőanyag egy része a kitermelt talaj közé kerül. A fúrópajzs hosszabb leállításának idejére (pl.: ünnepek, hétvégi munkaszünet) a fúrópajzs kitermelő tér felőli oldalát bentonit zaggyal (fúrási segédanyag) töltik fel a nyomásegyensúly biztosítása miatt. Azonban a bentonit természetes eredetű ásványi agyag, így az nem jelent kockázatot a környezetre. A fúrás során a fúrópajzs elemei és a talaj közötti, valamint a talaj belső súrlódásának csökkentésére a fúrópajzs elé habanyagot injektálnak. A fúróhab csak szélsőséges esetekben (5000 ppm, 10000 ppm koncentráció) jelent kockázatot a környezetre, a technológia megfelelő alkalmazási körülményei között (300–1500 ppm) nem jelent kockázatot.
Karbonát tartalma 10–35% között van, de a felsőbb rétegekben nem éri el a 10%-ot.
Az összes szerves eredetű szén tartalma 0,49 %.
A kitermelt talaj egy részét tájsebek gyógyítására használták. Egyébként feltöltésre, takarásra nagyszerűen alkalmas.
A talajban lévő detergens biológiai hozzáférhetőséget és az aktuális toxicitás biológiai módszerekkel modellezte Gruiz Katalin és Tuba Dániel (2011). A két felhasznált fúróhab (Meycofix SLF 30, Mapei Foamer 300) környezeti kockázatának becsléséhez ökotoxikológiai módszereket és zárt palackos biodegradálhatósági teszteket végeztek. A kitermelt, detergenssel mesterségesen szennyezett talajok kockázatának becsléséhez bakteriális, növényi és állati toxikológiai teszteket, valamint mikrokozmosz kísérletet végeztek.
A Vibrio fischeri lumineszcencia gátlási teszt eredményei alapján látható, hogy a talaj csak a Mapey Foamer 300 fúróhab használata esetén enyhén toxikus. A két fúróhab toxicitásbeli különbsége abból adódik, hogy a Meycofix SLES (Sodium Lauryl Ether Sulfate) tartalma 15-30 tömeg% között van, a Foamer 300 SLES tartalma pedig 35 és 49,9 tömeg % között. A gyakorlatban előálló 1500 ppm-es koncentráció enyhén toxikus ezzel a bakteriális teszttel, bár az 50%-os gátlást csak a legnagyobb koncentrációk (10000 ppm) esetében érték el.
Az Azomonas agilis dehidrogenáz enzimaktivitás gátlási teszt eredménye azt mutatta, hogy egyedül a 10 000 ppm szennyezőanyagot tartalmazó talajok toxikusak a baktériumok számra. Ez a fúrás során kitermelt talajra nézve nem mérvadó, mivel a legnagyobb talajba kerülő fúróhab koncentráció maximálisan 1500 ppm.
A Sinapis alba gyökér- és szárnövekedés gátlási teszt értékelésénél a 20 és 50%-os gátláshoz tartozó dózist határozták meg (ED20 és ED50). Az ED20 értékek alapján mindkét detergenssel szennyezett talaj toxikus a fehér mustárra szennyezetlen talajhoz viszonyítva. Már a kisebb koncentrációkon is jelentkezett a toxikusság. A nagyobb koncentrációknál (5000, 10000 ppm) megfigyelhető volt, hogy a mustár gyökere egyáltalán nem nőtt be a talajba, hanem annak felszínén futott végig. A ED20 értékek alapján a két detergenssel szennyezett talaj már alacsonyabb koncentrációk esetén is toxikus a mustárra. Forrás: Tuba Dániel, diplomamunka (2010)
A környezettoxikológiai tesztek alapján a fúrás során leggyakrabban használt 300 ppm mennyiségű fúrást könnyítő adalék (Meycofix SLF 30, Mapei Foamer 300) toxikus a növények számára (Sinapis alba). A talajba került detergens gátolja a növények szár- és gyökérnövekedését.
Nincs információ, de karbonáttartalom alapján feltételezhető, hogy kálciumpótlásra alkalmas, ami nem csak a talaj tápanyagállapotára, de szerkezetére és pufferkapacitására is jó hatást gyakorol.
Nincs referencia, de agyagos talajként a termesztőközegekhez finomszemcsés anyagként, textúrát javító komponensként megfelelő, jó minőségű alapanyag lehet.
A technológiai eredetű szennyezettség biodegradálható, tehát az idővel csökken. Más anyagokkal való keverés miatti hígul is, így a kezdeti toxicitás csökken vagy eltűnik. A növényekre toxikus adalékok mennyiségének függvényében alkalmazható.
A budai oldalon található kitermelt talaj a kiscelli, vagy tardi agyag. Mindkettő nagy szilárdságú, kemény, vízzáró réteget alkot a felszín alatt.
A metróépítés (fúrás és kitermelés) során a kitermelt anyagos talajba kerülő adalékanyagok közül legnagyobb mennyiségben a konzisztenciát javító fúróhab került. A fúróhab mennyiségétől függően alkalmas lehet textúra kialakítására.
Mivel agyagról van szó, mely kis szemcsemérete miatt talajstabilizálásra alkalmas.
Textúrajavító hatása szemcseméret eloszlásának köszönhető.
Szervetlen szennyezőanyagokról köztudott, hogy a kolloid mérettartományba eső, alkalmasint töltésekkel is rendelkező, nagy fajlagos felületű szemcsék nagy szerepet játszanak a szervetlen szennyezőanyagok, elsősorban a fémionok megkötésében. A nagy agyagtartalmú talajokban a toxikus fémek nem mozgékonyak, nem hozzáférhetőek a biológiai rendszerek és a víz számára, mert erősen kötődnek az agyagásványok felületein. tehát ebből az agyagból adunk a talajhoz, annak megnőhet a fémmegkötő, immobilizáló, stabilizáló képessége.
Geotechnikai elmeként, izoláló rétegek kialakítására alkalmas agyagról van szó.
A metróépítéskor kitermelt anyagba bekerült fúrástechnológiai segédanyagok toxikus hatást gyakorolnak a környezetre.
A talajok toxicitását biológiai módszerekkel modellezte Gruiz Katalin és Tuba Dániel (2011). Erre vonatkozó adatok a Hulladék, melléktermék veszélyessége címszó alatt találhatóak.