Przegląd metod rekultywacji gleb zanieczyszczonych związkami

Komisja Geodezji i Inżynierii Środowiska PAN, 2014
Krzysztof Koreleski
Przegląd metod rekultywacji gleb zanieczyszczonych związkami organicznymi
(skrót referatu)
Związki organiczne (węglowodory, środki ochrony roślin i inne
zanieczyszczenia organiczne), obok substancji nieorganicznych (metale ciężkie i
cyjanki), należą do podstawowych czynników degradacji gleby lub ziemi.
W niniejszej pracy dokonano przeglądu metod remediacji gleb
zanieczyszczonych organicznie oraz podano ogólne uwagi o metodach
rekultywacji gleb zdegradowanych na skutek występowania w nich metali
ciężkich czy związków organicznych.
Poniżej
przedstawimy
ważniejsze
metody
remediacji
gleb
zanieczyszczonych związkami organicznymi, w oparciu o wielokryteryjną
systematykę autora [Koreleski 2014], przy zachowaniu porządku
alfabetycznego:
• metoda bioreaktorowa (B-ch-E-O): w bioreaktorach utrzymuje się na
odpowiednim poziomie parametry chemiczne (pH, temperatura, składniki
pokarmowe, tlen) – optymalizując w ten sposób degradację
zanieczyszczeń (pestycydy, WWA itp.),
• metoda bioremediacji (B-b-I-O): oparta o naturalne mikroorganizmy
glebowe prowadzi do rozkładu zanieczyszczeń organicznych. Metoda
wzbudza zastrzeżenia w przypadku zastosowania organizmów
modyfikowanych genetycznie,
• metoda biostymulacji (B-b/m/a-I-O): zwiększa się aktywność naturalnej
mikroflory glebowej rozkładającej zanieczyszczenia poprzez dodatkowe
napowietrzanie i nawożenie gleby,
• metoda dehalogenizacji (T-ch-E-O): polega na chemicznym usuwaniu
związków
organicznych
halogenowców,
PCB,
pestycydów
chloroorganicznych. Związki zanieczyszczające pozbawione atomów
halogenowców odsączane są z gleby w roztworze; wysokie koszty,
• metoda dekoncentracji (T-m-I-M/O): wierzchnią warstwę glebową
zanieczyszczoną miesza się z głębszą warstwą niezanieczyszczoną,
• metoda desorpcji termicznej (T-t-E-O): podgrzewanie gleby prowadzi do
ulatniania się z niej zanieczyszczeń. Następnym etapem jest przywrócenie
jej aktywności biologicznej,
• metoda ekstrakcji parowej (T-m-I-O): polega na fizycznym odsysaniu z
gleby
lotnych
związków
organicznych
(np.
chlorowanych
rozpuszczalników),
• metoda elektroremediacji (T-e-I-O): oparta o tzw. proces Lasagna polega
na przepływie prądu elektrycznego; na przesłonach następuje adsorpcja
zanieczyszczeń,
• metoda fitodegradacji (B-a-I-O): rozkład zanieczyszczeń w postaciu
toksycznych związków organicznych (węglowodory ropopochodne,
herbicydy, pestycydy i in.) przez rośliny (np. topole) i towarzyszące im w
rizosferze mikroorganizmy,
• metoda fitoekstrakcji (B-a-I-M/O): usuwanie zanieczyszczeń, także
organicznych w wyniku pochłaniania ich przez rośliny charakteryzujące
się wysokim przyrostem biomasy,
• metoda fitostabilizacji (B-a-I-M/O): zastosowanie roślin wieloletnich i
różnych substancji (nawozy, wapno) celem zmniejszenia biodostępności
zanieczyszczeń,
• metoda fitostymulacji (B-b-I-O): wykorzystanie naturalnych procesów
zachodzących w strefie korzeniowej – w celu stymulacji aktywności
mikroorganizmów
glebowych
rozkładających
zanieczyszczenia
organiczne,
• metoda fitoulatniania czyli volatilizacji (B-a-I-M/O): rośliny pobierają
zanieczyszczenia z gleby (np. trichloroetan) i w niezmienionej formie
uwalniają je do atmosfery,
• metoda izolacji (T-m-I-M/O): przykrycie gleby zanieczyszczonej
odpowiedniej grubości warstwą gleby czystej,
• metoda kompostowania (B-m/a-E-O): glebę miesza się z korą, słomą,
obornikiem – zwiększa się aktywność bakterii, które rozkładają związki
organiczne,
• metoda napowietrzania (T-m/a-I-O): wtłaczanie do gleby powietrza oraz
składników odżywczych, których obecność likwiduje niedostatek tlenu
oraz powoduje aktywizację mikroflory glebowej rozkładającej związki
organiczne,
• metoda rizofiltracji (B-a-I-M/O): adsorpcja i absorpcja zanieczyszczeń
przez systemy korzeniowe roślin stosowana na terenach podmokłych i
mokradłach,
• metoda wymiany gleby (T-m-I/E-M/O): usunięcie zanieczyszczonej gleby
a następnie pokrycie terenu czystą glebą.
Analiza podstawowych metod i technik rekultywacji gleb zanieczyszczonych
pozwala na wysnucie poniższych wniosków:
- pomimo pewnych cech wspólnych metody remediacji gleb zanieczyszczonych
organicznie różnią się dość znacznie od sposobów stosowanych w rekultywacji
gruntów skażonych metalami ciężkimi,
- zarówno w przypadku degradacji spowodowanej metalami ciężkimi jak i
związkami organicznymi stosuje się analogiczne metody techniczne jak,
izolacja, dekoncentracja, wymiana gruntów, sposoby termiczne oraz podobne z
istoty metody biologiczne w postaci różnych zabiegów o charakterze
fitoremediacji,
- przeszkodą w stosowaniu określonych technologii remediacji, dla obu
przypadków zanieczyszczeń, jest ich wysoki koszt; dotyczy to wymiany
gruntów czy metody termicznej, przy czym w zastosowaniu do metali ciężkich
np. metody wymywania czy barier, a przypadku związków organicznych
metody dehalogenizacji, bioreaktorowej, czy kompostowania,
- przyczyna wysokich kosztów leży nie tyle w stopniu skomplikowania
zastosowanej technologii, co w konieczności wykonywania zabiegów poza
miejscem zanieczyszczenia (ex situ),
- przykładem tanich metod z grupy zabiegów remediacji użytecznych zarówno
w likwidacji zanieczyszczeń metalami jak i organicznych, są: fitostabilizacja
oraz fitoekstrakcja, przy czym ta ostatnia stwarza możliwość odzysku metali po
spaleniu roślin,
- inną tanią metodą stosowaną w obydwu przypadka jest volatilizacja
(fitoulatnianie), która jednak powoduje wtórne zanieczyszczenie powietrza
atmosferycznego, co jest szczególnie dotkliwe w przypadku np. związków rtęci,
- racjonalny dobór metody remediacji do określonego charakteru
zanieczyszczenia gleb zależy głównie od przyjętego kierunku rekultywacji oraz
uwarunkowań natury techniczno-ekonomicznej,
- biorąc pod uwagę fakt, iż w zależności od stosowanej metody koszt
oczyszczenia gleby może wynosić od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy złotych
za 1 ha, w obecnych realiach ekonomicznych w programach ochrony gleby
uwzględnia się etapowe dochodzenie do założonych standardów [por.
Stuczyński et al. 2004],
- efektywną poprawę stanu gleb i środowiska można uzyskiwać poprzez tanie i
proste metody, jak np. wapnowanie i nawożenie organiczne ograniczające
mobilność metali, czy wprowadzanie okrywy roślinnej na tereny
zanieczyszczone.
Literatura:
Koreleski K., 2014: Systematyka i przegląd podstawowych metod rekultywacji
gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Komisja Geodezji i Inżynierii
Środowiska PAN w Krakowie.
Stuczyński T., i in. 2004: Wyznaczanie obszarów, na których przekroczone są
standardy jakości gleb. Poradnik metodyczny dla administracji, Biblioteka
Monitoringu Środowiska, Warszawa.