Využití technik stabilizace při remediaci půd kontaminovaných kovy a polokovy

Adam Titěra

Bachelor's thesis

Use of Techniques of Stabilization in the Remediation of Contaminated Soil with Metals and Metalloids

Abstract:

Hlavním zdrojem rizikových prvků v půdách je antropogenní činnost, například těžební a hutní průmysl, doprava, chemický průmysl a další. Rizikové prvky, kterými se zabývám, jsou kadmium, chrom, nikl, arsen, olovo a zinek. Tyto prvky působí výrazně toxicky na životní prostředí. Lidem způsobují rakovinu, nádory na plicích, alergie, kožní onemocnění. Je nutné imobilizovat tyto prvky v kontaminovaných půdách, aby nebyly dostupné pro organismy. Techniky pro stabilizaci jsou fytostabilizace, chemická stabilizace a solidifikace. Při fytostabilizaci se používají rostliny jako stabilizátory. Oproti tomu chemická stabilizace využívá chemické látky (fosfátové sloučeniny, vápnité sloučeniny, organické hmoty a oxidy Fe, Mn a Al) pro snížení mobility rizikových prvků. Experimentální část práce byla zaměřena na testování efektivity amorfního oxidu Mn a Fe-oxidů pro stabilizaci rizikových prvků v půdě. Experiment byl proveden formou ph-statických loužících testů. Tyto testy měly za úkol ukázat vliv stabilizačních činidel AMO (amorfní oxid manganu), Fe III (maghemit) a Fe II, III (magnetit) na mobilitu Cd, As, Zn a Pb při hodnotách pH 4, 5, 6, 7 a přirozeném pH. Půda pro testy byla odebrána z aluvia řeky Litavky. Amorfní oxid Mn se prokázal jako velice účinný pro imobilizaci hlavních kontaminantů při vyšších hodnotách pH. Přidáním AMO do půdy se zvýšilo půdní pH z 5,87 na 6,59, zatím co Fe-oxidy půdní pH nijak neovlivnily. Amorfní oxid Mn také způsobuje výrazné uvolňování DOC v roztoku právě při pH 6,59. Testy ukázaly, že AMO je velice nestabilní při pH 4. Oxidy Fe jsou náchylné k rozpuštění při pH 7. Mobilita Cd a Zn je nejvyšší při pH 4, s postupným zvyšování pH se mobilita snižuje. U As a Pb se naopak mobilita zvyšuje s nárůstem pH. Toto ovšem není obvyklé pro Pb. Tato neobvyklá mobilita Pb byla zřejmě spjata s rozpouštěním Fe-oxidů, na které byla vázána převážná frakce Pb přítomného v půdě.

Abstract:

The main sources of the risk elements in soils are an anthropogennic activities e. g. mining and smelting industry, traffic, chemical industry etc. The risk elements, which I deal with, are cadmium, chromium, nickel, arsenic, lead and zinc. These elements are highly toxic for the environment. They cause cancer, lung tumors, allergies, skin diseases etc. It is necessary to immobilize these elements in contaminated soils to decrease their bioavailability. Techniques of stabilization are phytostabilization, chemical stabilization and solidification. Plants are used for phytostabilization. Chemical stabilization uses chemical amendments (phosphate compounds, lime compounds, organic matter and oxides of Fe, Mn and Al) for decreasing mobility of risk elements. The experimental part of the work was aimed at testing of the efficiency of amorphous Mn oxide and Fe-oxides for stabilization of risk elements in soil. Ph-static leaching tests were used in our study. These tests were used to evaluate the influence of stabilizing agents AMO (amorphous manganesse oxide), Fe III (maghemite) and Fe II, III (magnetite) at mobility of contaminants Cd, As, Zn and Pb at differenet pH values (4, 5, 6, 7 and natural pH). Soil for tests was collected in alluvium of the Litavka river. The results of experiment showed that AMO is higly effective for stabilization of the main contaminants especially at high pH values. Addition of AMO increased soil pH from 5,87 to 6,59, while Fe-oxides had no effect. Amorphous manganesse oxide also causes significant release of DOC in the solution especialy at pH 6,59. The tests showed that AMO is very unstable at pH 4. Fe-oxides are prone to dissolution at pH 7. The mobility of Cd and Zn is the highest at pH 4, and with the increase of the pH, their mobility decreases. For As and Pb mobility increases with increasing pH. This is not usual for Pb. This unusual mobility of Pb is connected to the solubility of Fe-oxides, as the major Pb fraction in soil was bound to these oxides.

Keywords

remediace, rizikové prvky, oxidy, pH-statický loužící test

Keywords

remediation, risk elements, oxides, pH-static leaching test

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Zuzana Michálková

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Science

Bachelor programme / field:
Landscaping / Landscape Technical and Administration Services