טיפול בקרקעות מזוהמות באמצעים ביולוגיים (Bioremediation)

טיפול ביולוגי באדמה מזוהמת

קרקע מזוהמת מכילה את חלקיקי הקרקע והמזהמים שנספחו אליהם, מזהמים מומסים בתמיסת הקרקע ומזהמים נדיפים בגז הקרקע. קרקע מזוהמת מהווה סכנה בריאותית וסביבתית שעלולה לגרום לזיהום מקורות מים, פגיעה בחי והצומח, נשימת אבק מזוהם, זיהום חללים תת קרקעיים ועוד. זיהום הקרקע מתגלה לרוב רק כאשר מצטברות כמויות גדולות של מזהמים. מקורות זיהום הקרקע העיקריים הם תחנות דלק, תעשייה, תחבורה, מוסכים, פסולת בניין ותעשיות ביטחוניות. כאשר קיים חשד לאתר מזוהם, ננקטים מספר צעדים מקדימים טרם השיקום עצמו. צעדים אלו כוללים ביצוע סקר היסטורי של האתר וביצוע סקר קרקע שמטרתו להגדיר את ריכוז המזהמים וסוגם. לאחר הגדרת הזיהום מוגדרת תוכנית לשיקום הקרקע בהתאם לממצאים.

הצעת מחיר

שיקום קרקע מזוהמת

שיקום קרקעות מזוהמות יכול להתבצע באתר עצמו (in situ) או מחוץ לאתר (ex situ). טיפולי in situ נפוצים הם טיפול ביולוגי, חמצון, וקיבוע מתכות. טיפולי ex situ מתבצעים לרוב ע"י סילוק הקרקע לאתרי פסולת מורשים או ע"י שריפה.

חברת "איזיטופ" מבצעת טיפולי ex –situ ,מרמת החפירה והובלת הקרקעות לאתרים מורשים בכל רחבי הארץ עד לרמת הטיפול בקרקע וההטמנה. הקרקעות מועברות בעיקר לאתר הגדול ביותר מסוגו- אתר ה"אפעה" הממוקם במישור רותם, שבו גם פיתחה והקימה "איזיטופ" את התא הגדול ביותר מסוגו לטיפול ביולוגי בקרקעות מזוהמות. התא מכיל בזמן נתון כ 40,000 טון קרקע מזוהמת ברמות זיהום מעל 5000 TPH ,ללא הגבלת רמת הזיהום. באמצעות טכנולוגיות מתקדמות "איזיטופ" מורידה את רמת הזיהום מתחת לחצי אחוז, ומשלב זה הקרקע משמשת ככיסוי בתא לפסולת מעורבת (אורגנית). גודלו של התא ושיטות הטיפול החדשניות הוזילו בצורה דרסטית את הטיפול בקרקעות מזוהמות בשנים האחרונות.

טיפול בקרקע באמצעים ביולוגיים

שיקום הקרקע באמצעים ביולוגיים מתחלק לשיטות המרכזיות הבאות:

מיקרואורגניזמים

טיפול ביולוגי המבוסס על עידוד פעילות מיקרואורגניזמים הניזונים מהחומרים המזהמים ומפרקים אותם. לרוב, ביודגרדציה של חומר מסוים היא תוצר של מספר מיקרואורגניזמים שונים. טיפול מסוג לזה מבוצע בדרך כלל בקרקע המזוהמת בתזקיקי דלקים קלים (לדוג' בנזין) או במזהמים בעלי תכונות דומות. הוא אינו מתאים להסרת מזהמים כגון מתכות כבדות. בתהליך השיקום הביולוגי נעשה שימוש בחיידקים מקומיים או לא מקומיים. על מנת לשרוד החיידקים זקוקים לתנאים בסיסיים של חומרי הזנה,מים,חמצן, טמפרטורה ופוטנציאל חיזור (oxygen reduction potential).

אפקטיביות התהליך תלויה בפעילות האנזימטית של המיקרואורגניזמים, המפרקת את המזהמים לתוצרי לוואי בלתי מזיקים. הוספת חמצן לקרקע המזוהמת מגבירה את פעילות החיידקים המפרקים ובכך מזרזת את השיקום הביולוגי. רמות החמצן המומס צריכות להיות גבוהות מהריכוז הקריטי הדרוש לקידום פעילות אירובית (הטווח נע בין 0.2 מ"ג לליטר ל 2 מ"ג לליטר, כאשר הערך הנפוץ הוא 0.5 מ"ג לליטר). קצב אספקת החמצן נקבע בהתאם לשיעור הפירוק, כאשר קצב נמוך מידי יוביל להארכת זמן השיקום, ואילו קצב גבוה מידי יגרום לעלויות שיקום גבוהות. רוב מערכות השיקום הביולוגי פועלות בתנאים אירוביים  (כלומר בנוכחות חמצן), אולם קיימות גם מערכות אנאירוביות שמאפשרות לפרק מזהמים ספציפיים.

קיימים מספר סוגים של טיפולי קרקע ביולוגיים in situ:

  • Bioventing – אוורור – הזרמת אוויר וחומרי הזנה דרך קדחים בקרקע המזוהמת, המעודדים את פעילות החיידקים.
  • Biodegradation – אספקת חמצן וחומרי הזנה ע"י שימוש בתמיסות המועברות בסירקולציה דרך האדמה המזוהמת.
  • Biosparging – הזרקת אוויר בלחץ נמוך מתחת לפני מי התהום. כך גדל ריכוז החמצן במים, ובעקבותיו עולה קצב הפירוק של החיידקים.
  • Bioaugmentation – הוספת תרביות של מיקרואורגניזמים ממקור חיצוני לקרקע.

טיפולי ה ex situ הנפוצים הם:

  • composting –  שימוש בקומפוסט (דשן) מעלה את רמת החומר האורגני בקרקע ומספק נוטריינטים (חומרי הזנה) לאורגניזמים המפרקים. שילוב הקרקע המזוהמת עם דשן מוביל ליצירת סביבה אופטימלית למפרקים. הדשן מכיל חומרים כגון פחמן, חנקן ,חמצן ומים. הפחמן נצרך ע"י הבקטריה כחומר תאית המומר לסוכרים ולחום, והחנקן  משמש לבניית חלבונים. שיטת דישון אקטיבית מעודדת את הבקטריה לפירוק ומסלקת גורמים פתוגניים, וכך נוצר דישון פסיבי שמאפשר לטבע לעשות את שלו בתהליך אטי יותר.
  • Landfarming – טיפול בו הקרקע המזוהמת מועברת ומפוזרת על מצע מוכן מראש, ומעובדת תקופתית. בכך מתבצע גירוי של החיידקים וקצב הפירוק עולה.
  • Biopiles – שילוב של שתי השיטות הנ"ל. (בעזרת יצירת ערימות קרקע).
  • Bioreactors – שימוש בתא מיוחד המזרז את תהליכי הפירוק. נדרש טיפול מקדים בקרקע.

שיקום באמצעות צמחייה

שיקום באמצעות צמחייה (phytoremediation)- מבוסס על יכולת הצמחים לספוח את הרעלנים. הצמחים מתפקדים כמעין פילטרים, וסופחים את המזהמים דרך השורשים והעלים. שיקום זה מתאים לאתרים גדולים מאוד ששיטות ביולוגיות אחרות אינן מתאימות להם. הטיפול דורש זמן רב אך הינו זול יחסית ובלתי מזיק לסביבה.

חברת "איזיטופ" צברה ניסיון בטיפול בקרקעות ובבוצות בשיטת ה wetland, שמטרתה טיהור שפכים ומים באמצעות תהליכי ספיחה ופירוק טבעיים בסביבה רווית מים ועתירת צמחייה המוקמת באופן מלאכותי. המצע עליו גדלים הצמחים משמש כמסנן ביולוגי.

שיקום בעזרת פטריות

שיקום בעזרת פטריות (mycoremediation) -מבוסס על יכולת הפטריות להפריש אנזימים שגורמים לפירוק המזהמים.

הבקרה והניטור של תהליכי השיקום הביולוגי נעשית ע"י מדידה של פוטנציאל החיזור , הטמפרטורה, רמת החמצן והחומציות (pH) בקרקע ובמי התהום. הפרמטרים הנ"ל משפיעים על קצב והיקף פירוק החומרים המזהמים. בנוסף לכך, גם למבנה הקרקע ישנה חשיבות- בקרקע בעלת חדירות גבוהה יותר, הנוטריינטים, החמצן והמים יעברו בקלות רבה יותר. לפיכך, אדמות בעלות חדירות נמוכה אינן מתאימות לטכניקות in situ

יתרונות הטיפול הביולוגי

יתרונות השיקום הביולוגי מתבטאים בעלות נמוכה יותר, באפשרות לטפל באתר עצמו ללא השלכות על הסביבה, באפשרות לסלק מגוון רחב של מזהמים ובכך שמדובר בהליך טבעי.

חסרונות הטיפול הביולוגי

חסרונות השיקום הביולוגי מתבטאים בכך שלא כל סוגי המזהמים ניתנים לפירוק ביולוגי, לעתים התהליכים הם מאוד ספציפיים לחומר מסוים, משך הטיפול עלול להיות ארוך ולעתים קשה לשערך את השפעתו על הקרקע המזוהמת.