REMEDIACJA ŚRODOWISKA WODNO

Uwaga substancja oznaczona w instrukcji
jest niebezpieczna zachowaj szczególną ostrożność
przy jej stosowaniu
REMEDIACJA ŚRODOWISKA WODNO-GRUNTOWEGO
WPROWADZENIE:
Termin remediacja oznacza oczyszczanie i usuwanie zanieczyszczeń powstałych
w wyniku działania przemysłu lub w przypadku awaryjnym (np. awaria cysterny,
wyciek benzyny, awaria tankowca przewożącego ropę naftową).
Dokładna ocena środowiska wodno-gruntowego zarówno pod względem
krążenia wód jak i stopnia zanieczyszczenia jest bardzo istotna i stanowi domenę badań
hydrologicznych, które pozwalają określić warunki migracji zanieczyszczeń oraz wybrać
właściwą metodę remediacji. Po wycieku produktów naftowych przechodzą one przez
strefę aeracji do warstwy wodonośnej, ulegając po części adsorpcji na materiale
skalnym, glebie, a po części zaś infiltrując aż do osiągnięcia zwierciadła wody
podziemnej lub wody gruntowej. W środowisku podziemnym produkty naftowe (PN)
mogą występować w trzech fazach jako produkty wolne lub związane:
- faza gazowa
- faza ciekła: nie mieszająca się z wodą (PNNW), rozpuszczona w wodzie (PNR)
- faza stała, zaadsorbowana przez materiał skalny (PNA)
Większość produktów naftowych ulega rozkładowi biologicznemu (biodegradacji) za
pomocą bakterii, grzybów, które wykorzystują źródło energii jakimi są produkty
naftowe w swoim procesie metabolizmu, szczególnie w procesach tlenowych. Proces
biodegradacji zależy od:
- obecności mikroorganizmów degradujących i współzawodniczących
- stężenia i dostępności zanieczyszczeń
- tlenu lub innych związków utleniających
1
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji
jest niebezpieczna zachowaj szczególną ostrożność
przy jej stosowaniu
- nutrientów (substancje bogate w następujące pierwiastki: P, N, C, które dodaje się w
ilościach 250:10:3 lub 100:10:2, źródłem azotu może być NH4NO3, KNO3, a fosforu:
Na3PO4, (NH4)3PO4, K3PO4
- wilgotności gruntu
- warunków redox, pH i temperatury
W wyniku biodegradacji zachodzi rozkład produktów naftowych wg reakcji:
PN
Metody
unieruchomieniu
oczyszczania
zanieczyszczeń
CO2 + H2O + biomasa
środowiska
poprzez
wodno-gruntowego
zastosowanie
izolacji
polegają
lub
na
likwidacji
zanieczyszczeń (różne formy remediacji). Usuwanie zanieczyszczeń może odbywać się
w miejscu, gdzie ono powstało – dekontaminacja in-situ (IS) lub innym miejscu poprzez
wybieranie gruntu lub odpompowywanie skażonej wody - dekontaminacja ex-situ (ES).
Metody remediacji można podzielić na fizykochemiczne: termiczna (RT), ekstrakcyjna
(RE), elektroreklamacja (ER) oraz biologiczne: landfarming, zastosowanie bioreaktorów.
Remediacja termiczna polega na cieplnej obróbce wybranego gruntu (spalenie PN w
temp. powyżej 1300 K, podgrzewanie, piroliza do temperatury 900 K, a następnie
spalanie gazu pizolitycznego). Remediacja ekstrakcyjna polega na płukaniu gruntu
czyli na przeniesieniu zanieczyszczeń PN do medium płuczącego (woda lub woda z
dodatkiem substancji chemicznych). W elektroreklamacji wyróżniamy: elektroosmozę
(ruch zanieczyszczonej wody porowej między elektrodami), elektroforezę (ruch cząstek
pod działaniem pola elektrycznego) oraz elektrolizę (ruch jonów lub kompleksów
między elektrodami). Landfarming polega na umieszczeniu skażonego gruntu PN w
warstwach o grubości 0,5-1,5 m na nieprzepuszczalnym podłożu wyposażonym w
system drenażowy. Następuje biodegradacja aerobowa PN wspomagana dodatkiem
tlenu, nutrientów i wody. Czas trwania landfarmingu wynosi od 1-3 lat. Bioreaktory, w
reaktorach specjalnej konstrukcji, zachodzą procesy biodegradacji wspomagane
mikroorganizmami i podwyższoną temperaturą. Czas reakcji jest dużo krótszy, 3 doby
do miesiąca w zależności od temperatury.
2
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji
jest niebezpieczna zachowaj szczególną ostrożność
przy jej stosowaniu
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą remediacji ekstrakcyjnej
gruntu zanieczyszczonego produktami naftowymi.
Odczynniki:
Wodorotlenek potasu, roztwór 10%, detergent, zanieczyszczona gleba
Sprzęt laboratoryjny i aparatura pomiarowa:
Zlewki o pojemności 400 cm3, cylindry miarowe o objętości 50 cm3, bagietki, rozdzielacz
gruszkowy, naczynka wagowe
Sposób wykonania
Na wadze technicznej odważyć 50 g gruntu skażonego produktami naftowymi i wsypać
do zlewki. Następnie dodawać 50 cm3 gorącej wody destylowanej i mieszać bagietką.
Zdekantować roztwór z nad osadu. Proces powtórzyć 3-krotnie. Wodę z rozpuszczonymi
produktami naftowymi oziębić i przenieść do rozdzielacza. Wytrząsać. Po rozdzieleniu
się warstw, warstwę wodną odrzucić, natomiast w warstwie olejowej oznaczyć
zawartość, przez zważenie bądź zmierzenie objętości, produktów naftowych.
W analogiczny sposób postępować używając jako roztworów ekstrakcyjnych, zamiast
gorącej wody destylowanej, gorącą wodę z dodatkiem detergentu oraz gorący roztwór
wodorotlenku potasu 10%. W przypadku stosowania zasady lub wody z dodatkiem
detergentu do ostatniej ekstrakcji użyć tylko gorącej wody destylowanej.
3
Uwaga substancja oznaczona w instrukcji
jest niebezpieczna zachowaj szczególną ostrożność
przy jej stosowaniu
OPRACOWANIE WYNIKÓW
Wyniki oznaczeń przedstawić w postaci tabelki:
Rodzaj próby
Masa lub objętość produktu naftowego
Rodzaj roztworu ekstrakcyjnego
Zanieczyszczona
Ilość
gleba
Woda z
Gorąca woda
dodatkiem
detergentu
Roztwór KOH
10%
Obliczyć zawartość produktu naftowego w gruncie w % mas. przyjmując masę właściwą
produktu naftowego PN = 790 kg/m3.
Instrukcja opracowana na podstawie: „Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków”, red. Dojlido J.,
„Chemia Środowiska” van Loon G.W., Duffy S.J.
opracował: B. Krawczyk, R. Juszczak, D. Szczukocki
4