Rekultywacja zanieczyszczeń - Katedra Ekologii Stosowanej UŁ

Rekultywacja zanieczyszczeń - Katedra Ekologii Stosowanej UŁ

OPRACOWANIE MODELOWYCH GEOWŁÓKNINOWYCH,
BIODEGRADOWALNYCH ZŁÓŻ BIOLOGICZNYCH
DO REKULTYWACJI ZANIECZYSZCZEŃ
AZOTOWYCH I FOSFOROWYCH
W ZAGROŻONYCH OBSZARACH
KRAJOBRAZU ROLNICZEGO
PIB
Projekt Rozwojowy Nr N R14 0061 06/2009
Umowa: 0607/R/T02/2009/06
Realizacja: 2009-2012
W ostatnich dekadach
działalność człowieka w różnych dziedzinach
życia zmieniła naturalny obieg azotu i fosforu,
pociągając za sobą powstanie licznych
problemów środowiskowych. Szczególnie
nieracjonalnie prowadzona działalność rolnicza
uważana jest za najistotniejsze źródło
zanieczyszczeń azotowych (do 60 %)
odprowadzanych do wód.
W świetle wymagań
Dyrektywy Azotanowej (91/676/EWG)
oraz Konwencji Helsińskiej konieczne jest
zapobieganie przedostawaniu się do wód
azotanów pochodzenia rolniczego oraz ich
usuwanie z zaistniałych zanieczyszczeń.
Ramowa Dyrektywa Wodna (2000/60/EC EU)
nakłada na Polskę obowiązek osiągnięcia do
2015 roku tzw. dobrego stanu ekologicznego
wód, stąd konieczność poprawy jakości wód
gruntowych jak i powierzchniowych, czego
miarą powinno być między innymi zmniejszenie
ich eutrofizacji.
Badania w projekcie
ukierunkowane są na opracowanie złóż
służących do redukcji zanieczyszczenia wód
azotem i fosforem. Efektem końcowym projektu
będzie skonstruowanie złoża o optymalnie
rozwiniętej powierzchni, skonsolidowanego,
posiadającego włóknistą strukturę. W takich
złożach o rozwiniętej powierzchni i odpowiedniej strukturze, zapewnione będzie najbardziej
efektywne zachodzenie procesów biochemicznych. Opracowane zostaną dwa modele
złóż - jedno do redukcji zanieczyszczeń
fosforanowych, a drugie azotowych.
Uniwersytet Łódzki, Katedra Ekologii Stosowanej
90-237 Łódź, ul. Banacha 12/16, www.kes.uni.lodz.pl
Instytut Technologii Eksploatacji - PIB w Radomiu (ITeE-PIB),
Zakład Technik Włókienniczych w Łodzi
91-335 Łódź, ul. Hipoteczna 6, www.itee.radom.pl
Rekultywacja zanieczyszczeń AZOTOWYCH
Cz
ar
no
ci
n
a
-i
ns
ta
la
cj
óż
zł
z
em
rz
zie
źd
pa
ym
an
lni
ych zanieczyszczeń azo
szarow
towych
ji ob
wac
ulty
rek
do
Złoże przeznaczone do usuwania związków azotu ma
strukturę podłoża organicznego, biodegradowalnego, na
którym osadzone jest samo regenerujące się złoże
biologiczne przeprowadzajace w warunkach beztlenowych
reakcję denitryfikacji. Po wyeksploatowaniu takie złoże, jako
tkanka organiczna, łatwo degradowalna, może być
zużytkowane dla ulepszania (humifikacji) gleby. Złoża
(ściany) denitryfikacyjne tworzone są w postaci rowów na
trasie przepływu wód gruntowych niosących wysoki ładunek
azotanów. Rowy te są głębokie na ok. 1,0 - 1,5 m i szerokie na
ok. 1,5 m. Ziemia wybrana z rowu zostaje przemieszana w
odpowiednich proporcjach z włóknistym materiałem
organicznym (węgiel wapienny, węgiel brunatny, paździerz
lniany, trociny sosnowe, liście), po czym rowy te zostają
zasypywane taką mieszanką. Takie przygotowanie ma na
celu zwiększenie zawartości węgla organicznego w złożu,
którego niedobór jest czynnikiem ograniczającym proces
denitryfikacji i redukcję azotanów znajdujących się w wodzie
gruntowej w warunkach naturalnych. Dodanie do gleby w
złożu organicznego źródła węgla powoduje wzrost populacji
bakterii denitryfikacyjnych i tym samym intensyfikację
procesu denitryfikacji. Zaproponowane źródła węgla są
stosunkowo łatwymi do pozyskania materiałami z odpadu
oraz recyclingu.
Zastosowanie złoża na przykładach z terenu województwa
łódzkiego:
!
rekultywacja źródeł punktowych
(np. w miejscach intensywnej hodowli zwierząt).
!
rekultywacja źródeł obszarowych
(np. w strefach przybrzeżnych do których dochodzą pola
uprawne, i w strefach intensywnej infiltracji zanieczyszczonych wód gruntowych do wód powierzchniowych).
Rekultywacja zanieczyszczeń FOSFOROWYCH
Trest
a Rz
ądow
a - zło
ż
azC
a(OH
)
2 do
rekult
ywacji
za
n
ie
c
z
yszcze
ń fosfor
owych
Złoże do usuwania związków fosforu posiada rozwiniętą
powierzchnię wewnętrzną tak, aby w jego wnętrzu, na
powierzchniach włókien i otaczającej je warstwie przyściennej wody
mogły intensywnie zachodzić reakcje chemiczne wiążące fosfor.
Istotny dla całego procesu jest właściwy dobór - na drodze
doświadczalnej - stopnia rozwłóknienia materiału, gdyż ma on wpływ
z jednej strony na intensywność reakcji chemicznych zachodzących
wewnątrz złoża, a z drugiej strony na czas jego eksploatacji. Im złoże
jest bardziej rozdrobnione tym szybciej zachodzą w nim reakcje i jest
"sprawniejsze" ale jego trwałość jest krótsza. Złoże po
wyeksploatowaniu może być wykorzystane jako pełnowartościowy
nawóz stanowiący doskonałe źródło fosforu i związków
organicznych humifikujących glebę, tworząc w ten sposób rodzaj
,,małej recyrkulacji" wychwyconych w złożach minerałów
nawozowych. Podczas przygotowania złoża jest wykonywana
analiza porównawcza wiązania fosforu ze związkami wapnia i
związkami metali ziem rzadkich i żelazem, z którym tworzy
nierozpuszczalne, lub trudno rozpuszczalne w wodzie związki w
postaci kłaczkowatej. Najczęściej do przygotowania złoża stosuje
się związki metali ziem rzadkich i żelaza, które dość łatwo wiążą się z
solami fosforu, a ponadto nie są drogie i łatwo dostępne na rynku.
Zastosowanie złoża na przykładach z terenu województwa
łódzkiego:
!
!
!
rekultywacja stawów miejskich na rzece Sokołówce w
Łodzi,
rekultywacja terenów przybrzeżnych rzeki Pilicy,
rekultywacja zbiorników zaporowych.
Treść i Zdjęcia: KES UŁ, ZTW ITeE-PIB