Remediace půd kontaminovaných kovy a polokovy

Marcela Pergerová, dipl. tech.

Bachelor's thesis

Remediation of soils contaminated with metals and metalloids

Abstract:

Jednou z možností remediace kontaminovaných půd kovy a polokovy je chemická stabilizace pomocí stabilizačních činidel. Oxidy a hydroxidy Fe, Mn a Al představují díky své stavbě a sorpčním schopnostem vhodné materiály pro stabilizační metody. Především oxidy Mn vykazují řadu vlastností, díky nimž mohou být dobrými sorbenty rizikových prvků. Jedná se především o nízké pH nulového náboje (pHZPC), strukturu umožňující snadnou sorpci iontů a velký specifický povrch. Pomocí pH-statického loužicího testu (doba loužení 48 hodin) byla porovnávána účinnost tří Fe- a Mn- nanooxidů pro stabilizaci As a dalších rizikových prvků v přirozeně kontaminovaných půdách. Analýza byla provedena pro hodnoty pH v rozmezí od pH 4 do pH 7. Pro srovnání byla provedena i analýza kontrolního vzorku bez obsahu činidla. Jako nejúčinnějším činidlem, ve srovnání s nanomaghemitem (y-Fe2O3)a nanomagnetitem (Fe3O4), se ukázal amorfní oxid manganu (AMO), a to především při nižších hodnotách pH. Aplikací AMO došlo ke snížení koncentrace As v extraktu ve všech vzorcích při pH 4 až pH 6. Nejvyššího snížení koncentrace As v extraktu, v porovnání s kontrolním vzorkem, bylo dosaženo při pH 4 (snížení o 74%) a pH 5 (snížení o 61%). Při pH 7 byl naopak v extraktu zaznamenán nárůst koncentrace As a Fe. Při použití AMO také došlo k nárůstu koncentrace Mn, a to v rámci všech hodnot pH. Nejvyšší nárůst koncentrace Mn, v porovnání s kontrolním vzorkem, byl naměřen při pH 4. V kontrolním vzorku: 46,87 mg/kg, ve vzorku s AMO: 342,93 mg/kg. Výsledky ukazují, že použití AMO pro chemickou stabilizaci kontaminovaných půd rizikovými kovy a polokovy by mohlo být vhodným řešením především v podmínkách s vyšším pH.

Abstract:

One of the methods to remediate soil contaminated with metals and metalloids is to stabilize it chemically using stabilizing agents. Oxides and hydroxides of Fe, Mn and Al are suitable materials to be applied in stabilizing methods due to their structure and sorption abilities. Specifically oxides of Mn feature a number of qualities thanks to which they can function as good sorbents of risky elements. The positive features include namely low pH of zero charge (pHZPC), structure which makes sorption of ions easy, and large specific surface. A pH-static leaching test (the duration of leaching 48 hours) was applied to compare the efficiency of three Fe- and Mn- nano-oxides in the process of stabilization of As and other risky elements in naturally contaminated soil. The analysis was performed for pH ranging between pH 4 and pH 7. For the sake of comparison a control sample without an agent was analyzed too. Amorphous manganese oxide (AMO) proved to be the most efficient agent as compared to nano-maghemite (y-Fe2O3) and nano-magnetite (Fe3O4); it was most efficient at lower pH values. When AMO was applied, the concentration of As in the extract was reduced in all samples ranging between pH 4 to pH 6. The greatest reduction of As concentration in the extract, as compared to the control sample, was with pH 4 (reduction by 74%) and pH 5 (reduction by 61%). On the other hand, when pH was 7, an increased concentration of As and Fe was recorded in the extract. When AMO was used, concentration of Mn increased with all pH values. The greatest increase of Mn concentration, as compared to the control sample, was identified with pH 4. In the control sample it was: 46.87 mg/kg, in the AMO sample it was: 342.93 mg/kg. The results show that the use of AMO for chemical stabilization of soil contaminated with risky metals and metalloids could be an appropriate solution namely in areas where pH is high.

Keywords

arsen, oxidy, kontaminace, půda, remediace, stabilizace

Keywords

oxides, contamination, soil, remediation, stabilization, arsenic

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 / Landscaping