Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)

1. szám - Szepessy József: A hulladéktárolók szigetelése – az agyagszigetelések egyes kérdései

54 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1991. 71. ÉVF. 1. SZAM a a legújabb közfelfogás. Nézzük meg ezt is számszerűen. A talaj elvben vegyileg is megköthet egy anyagot, pl. úgy, ahogy a mészkőliszt gipsszé alakulva megkötheti a kénvasat, vagy ahogy bármely talajban megkötődik oxidációval a vizes oldatban odaszállított, addig kétvegyértékű vas. Az agyagnál azonban nem ilyen vegyi átalakulásról van szó. Az aprószemcséjű agyagtalaj szemcséinek a felülete igen nagy, 5—25 m

2/g körüli érték. A szemcsék felületi adszorpcióval megkötik a pórusvízben oldott anyagok egy részét. Az adszorbeált anyagok mennyisége mindenkor dinamikus egyensúlyt mutat a pórus vízben oldott anyagok töménységével. Ha az átszivárgó pórusvíz összetétele változik, akkor az új összetevő egy része kiválik az oldatból, helyébe a felületről az oldatba lépnek olyan anyagok, melyek most a vízből hiányoztak. Ha egy csőbe zárt talaj-oszlopon keresztül tiszta vizet szivárogtatunk, majd elindítunk pl. sóoldatból egy rövidebb hullámot, akkor a sóhullám frontján a só nagy része kiválik az oldatból, és nagyrészt tisztult víz megy tovább. A sóhullám mögött érkező tiszta vízbe viszont a talajból lépnek be a só részecskék. A sós zóna lassabban mint a víz, de a vízzel együtt fog vándorolni az agyagban. Ezen a tényen az sem változhat, hogy a vándorlás sebességét az oldakonyság, és a kölcsönös vonzások is befolyásolják. A folyamatot egyébként a kromatográfia nevű közismert vizsgálati eljárás hasznosítja. Az agyag tehát átmenetileg megkötheti a szennyezőanyagot. Az oldott anyagok adszorpcióját a mezőgazdasági talajtan régóta vizsgálja. Stefanovics (1981) közismert egyetemi tankönyvének adataival számolva egy 80% bentonitot tartalmazó 1500 kg/m

3 száraz sűrűségű talaj I^lOO mg kation/100 g bentonit kationcserélő képességgel képes megkötni 1,2 kg Na iont, vagyis pl. 3 kg Na-kloridot. Az egyszerűség kedvéért 10%-os konyhasó oldatot véve ez 1/33 m

3 vízben van feloldva. A 4. ábrán szereplő agyagszigetelésű medence fenekének 1 m

2-én, telt medencét feltételezve kb. ennyi víz szivárog át évente. Vagyis kiegészítve az előbbi példát: a 10% töménységű sóoldat beszivárgásának megindulása után a megtisztult víz 2,5 év, a sóoldat 3,5 év után fog kilépni a fenékszigetelés alján. (A leírás erősen le van egyszerűsítve, pl. a kilépő víz nem pont 10%-os lesz, de a lényeg érzékelhető.) (3 25 x U) m Vízmélység íh) m 1 4 Talajba szivárog^ m

3/év 29 118 Áthatolási idí a fenéken, év 6,3 2,5 4. ábra. Agyagszigetelés számított szivárgása Eszerint, ha a tárolóból kijutó szennyezett víz agyagon szivárog keresztül, akkor az agyag átmenetileg megköthet bizonyos mennyiségű szennyező anyagot. Hosszabb távon azonban ezt az agyagot is veszélyes hulladéknak kell tekinteni, és pl. a tároló alól kitermelve elszállítani, majd kilúgozni vagy őt magát is deponálni! Enélkül ugyanis most már a belejutó tiszta esővíz is szennyezett oldat ként lép majd ki belőle. Idővel még az agyag alatt mozgó talajvízből kapilláris úton felemelkedő vízzel és ozmotikus jelenségek közbejöttével is lejuthat ez a szennyezés a talajvízbe. Az agyag vízáteresztő képességét a közfelfogás állandónak tekinti, pedig ez a szám igen erősen változhat. Az agyag kolloid-rendszer, ezért fizikai tulajdonságait alapvetően az elemi agyagszemcsék felületi erői szabják meg. Ez a kolloid rendszer dinamikus egyensúlyban van mindenkori környezetével, így változó környezetben a tulajdonságai távolról sem tekinthetők állandónak. Ennek a témának kiterjedt irodalma van. Attól még igen messze vagyunk, hogy vegyi összetevőkből „méretezhessük" egy agyag jellemző paramétereit, de a hatások irányát és jellegét jól ismerjük. Kísérleti adatokból extrapolálva már elég megbízhatóan tudunk egyes változásokat előre jelezni. Az agyag szerkezetétől függően többféleképpen vezetheti a vizet. Az egyenletesen eloszló agyagszemcsék közti „elsődleges pórus"-okban mozog leglassabban a víz. Az így, pl. jól betömörített talajmintán mérhető vízáteresztő képesség az adott talajra jellemző alapérték. Ha az elemi agyagszemcsék parányi rögöket alkotnak, akkor a rögöcskék közötti „másodlagos pórus"-okban a víz jóval könnyebben mozog. Ilyen esetben a vízáteresztő képesség az alapértéknek akár több ezerszerese is lehet. Az agyag szerkezetét a szemcsék felületén adszorbeált anyagok, ezt pedig a talajvízben oldott anyagok szabják meg. Néhány közismert példa, kissé leegyszerűsítve: — Na-karbonát hatására az agyagtalaj peptizált szerkezetű lesz. Szemcséi igyekeznek egymástól eltávolodni, a teret egyenletesen töltik ki, szuszpenzióban elkeverve a szemcsék egyenként lebegve lassan ülepednek, esetleg lebegve maradnak. A peptizált agyag jó vízzáró, ilyen pl. az aktivált Na-bentonit. — Ca-karbonát hatására az agyag koagulált szerkezetű lesz, szemcséi összetapadnak, szuszpenzióból a piciny rögöcskék gyorsan ülepszenek. A kis rögök közötti másodlagos pórusok miatt az agyag viszonylag jól vezeti a vizet. Ilyen pl. az aktiválatlan Ca-bentonit. A pejptizált agyag viszonylag kis térfogatsűrűség mellett, tehát magas víztartalmú pépként is vizet jól záró réteget ad. Ha ezen mésztartalmú (kemény) víz szivárog keresztül, a felületek fokozatosan áttöltődnek, az agyag rögöcskékké öszszehúzódva koagulál, benne másodlagos pórusok jelennek meg. Ez a hatás annál erősebb, minél kisebb a talaj térfogat-sűrűsége. Ezért pl. a mész-