The leaching of mercury and other elements from asbestos-cement sheets in various environmental conditions

• Autorzy: Klojzy-Karczmarczyk Beata , Mazurek Janusz

Identyfikatory

DOI

10.24425/gsm.2022.143632

Warianty tytułu

PL

Wymywanie rtęci i innych pierwiastków z płyt azbestowo-cementowych w różnych warunkach środowiska

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The leachability of pollutants from asbestos-containing waste, previously used for roofing was investigated. Laboratory tests were performed under static conditions (tests 1–20) in accordance with the TCLP methodology (with the use of acetic acid as the leaching medium, initial pH = 3.15). The maintaining of constant leaching conditions proved to be impossible at the experimental stage. Following the stabilization of conditions, the pH range for the obtained solutions increased to an average value of 8.3. Aluminum, boron, barium, cadmium, chromium, copper, iron, nickel, lead, strontium, zinc, and mercury were identified in the eluate. The low leachability of individual metals under the planned conditions was observed. In general, no leaching of such metals as cadmium, nickel, and lead was observed. The mercury content in the eluates is below the quantification limit, but the obtained values fall to around the limit of detection for the element. As compared with leaching with the use of distilled water (Klojzy-Karczmarczyk et al. 2021), zinc and boron additionally appear in eluates. The determined value of leachability for the individual analyzed elements increases from double to a few times with the use of the TCLP method. The value of leaching for barium is on average 5.56 mg/kg, for chromium it is 1.10 mg/kg, for copper 0.26 mg/kg, and for iron 0.80 mg/kg. In addition, the leaching of boron of around 3.00 mg/kg and of zinc 1.84 mg/kg was found. Higher leachability values were found only for strontium and aluminum. The leaching of strontium is on average around 62 mg/kg. While the leaching of aluminum is lower than values identified in the previous tests with the use of distilled water and is around 2.76 mg/kg. Products of leaching contain mainly pollutants characteristic of cement (aluminum, strontium, and iron).

PL

Przeprowadzono badania wymywalności zanieczyszczeń z odpadów zawierających azbest, stosowanych wcześniej jako pokrycia dachowe. Przeprowadzono badania laboratoryjne w warunkach statycznych (test 1:20) zgodnie z metodyką TCLP (przy udziale roztworu kwasu octowego, jako medium ługujące, pH początkowe 3,15). Na etapie eksperymentu okazało się niemożliwe utrzymanie stałych warunków ługowania. Po ustabilizowaniu warunków zakres pH dla uzyskanych roztworów wzrasta do średniej wartości 8,3. W eluatach oznaczano glin, bor, bar, kadm, chrom, miedź, żelazo, nikiel, ołów, stront, cynk oraz rtęć. Obserwowana jest niska wymywalność poszczególnych metali w założonych warunkach. Nie obserwuje się generalnie wprowadzania do roztworów metali takich jak kadm, nikiel, ołów. Zawartość rtęci kształtuje się w eluatach poniżej granicy oznaczalności, ale uzyskane wartości mieszczą się w okolicach granicy wykrywalności tego pierwiastka. W porównaniu do ługowania z zastosowaniem wody destylowanej (Klojzy-Karczmarczyk i in. 2021) pojawia się w eluatach dodatkowo cynk oraz bor. Stwierdzona wielkość wymywania dla poszczególnych analizowanych pierwiastków wzrasta od 2 do kilku razy przy zastosowaniu metody TCLP. Wielkość wymywania dla baru wynosi średnio 5,56 mg/kg, chromu 1,10 mg/kg, miedzi 0,26 mg/kg, żelaza 0,80 mg/kg. Dodatkowo stwierdzono wymywanie boru na poziomie 3,00 mg/kg i cynku 1,84 mg/kg. Wyższe wartości wymywalności stwierdzono jedynie dla strontu i glinu. Wymywanie strontu kształtuje się na średnim poziomie 62 mg/kg. Natomiast wymywanie glinu jest niższe w porównaniu do wcześniejszych badań z zastosowaniem wody destylowanej i jest na poziomie 2,76 mg/kg. W produktach wymywania obecne są głównie zanieczyszczenia charakterystyczne dla cementu (glin, stront, żelazo).

Słowa kluczowe

EN

pollutants leachability; asbestos cement product; metals and metalloids

PL

wymywalność zanieczyszczeń; wyroby azbestowo cementowe; metale i metaloidy

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 38, z. 4
• Strony: 191--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Klojzy-Karczmarczyk Beata

• Mineral and Energy Economy Research Institute, Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2003-2291

autor

Mazurek Janusz

• Mineral and Energy Economy Research Institute, Polish Academy of Sciences, Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8746-0282

Bibliografia

• [1] Asbestos Database 2022. Kept now by the Ministry of Development and Technology. [Online] http://www.bazaazbestowa.gov.pl [Accessed: 2022-11.12].
• [2] Asbestos in Drinking-water. Background document for development of WHO Guidelines for Drinking-water Quality, 2003, 2020. [Online] https://www.who.int/ [Accessed: 2022-11-12].
• [3] Bożym M. and Klojzy-Karczmarczyk, B. 2021. Assessment of the mercury contamination of landfilled and recovered foundry waste – a case study. Open Chemistry 19, pp. 462–470, DOI: 10.1515/chem–2021-0043.
• [4] Bożym, M. 2017. The study of heavy metals leaching from waste foundry sands using a one-step extraction. E3S Web of Conferences 19, 6 p, DOI: 10.1051/e3sconf/20171902018.
• [5] Bożym, M. 2022. The assessment of heavy metal binding forms in foundry wastes used as raw materials in agrotechnics, construction and road construction. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 38(2), pp. 169–189, DOI: 10.24425/gsm.2022.141660.
• [6] Bożym, M. and Klojzy-Karczmarczyk, B. 2020. The content of heavy metals in foundry dusts as one of the criteria for assessing their economic reuse. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 36(3), pp. 111–126, DOI: 10.24425/gsm.2020.133937.
• [7] Du et al. 2014 – Du, Y.J., Wei, M.L., Reddy, K.R., Liu, Z.P. and Jin, F. 2014 – Effect of acid rain pH on leaching behavior of cement stabilized lead-contaminated soil. Journal of Hazardous Materials 271, pp. 131–140, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.02.002.
• [8] Indulski, J.A. ed. 1990. Asbestos and their natural mineral fibres (Azbest i inne naturalne włókna mineralne). Kryteria zdrowotne środowiska – Environmental Health Criteria 53. PZWL (in Polish).
• [9] Kalarus et al. 2016a – Kalarus, D., Baran, T. and Ostrowski, M. 2016. Influence of secondary fuel components used in the manufacture of Portland cement clinker to the value of heavy metal emissions from cement and concrete (Wpływ składników paliw wtórnych stosowanych do produkcji klinkieru portlandzkiego na wartość emisji metali ciężkich z cementu i betonu). Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych 25, pp. 7–17 (in Polish).
• [10] Kalarus et al. 2016b – Kalarus, D., Bochenek, A., Duszal, B. and Najduchowska, M. 2016. The effect of solid recovered fuels on the balance of heavy metals in a rotary kiln for the production of cement clinker (Wpływ stosowania paliw wtórnych na bilans metali ciężkich w piecu obrotowym do produkcji klinkieru cementowego). Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych 27, pp. 44–56 (in Polish).
• [11] Kicińska, A. 2021. Physical and chemical characteristics of slag produced during Pb refining and the environmental risk associated with the storage of slag. Environmental Geochemistry and Health 43, pp. 2723–2741. DOI: 10.1007/s10653-020-00738-5.
• [12] Klemczak, O. and Biegańska, J. 2009. Characteristic of materials containing asbestos – opinions on the subject of influence of asbestos-cement pipes (Charakterystyka materiałów zawierających azbest – opinie na temat oddziaływania rur azbestowo-cementowych). Prace naukowe GIG, Górnictwo i Środowisko – Research Reports, Mining and Environment 1, pp. 29–39 (in Polish).
• [13] Klojzy-Karczmarczyk et al. 2021 – Klojzy-Karczmarczyk, B., Mazurek, J., Staszczak, J. 2021. Leaching of metals from asbestos-containing products used for roofing. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 37(3), pp. 111–124, DOI: 10.24425/gsm.2021.138662.
• [14] Klojzy-Karczmarczyk, B. and Mazurek, J. 2021. The leaching of mercury from hard coal and extractive waste in the acidic medium. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 37(2), pp. 163–178, DOI: 10.24425/gsm.2021.137567.
• [15] Klojzy-Karczmarczyk, B. and Staszczak, J. 2020. The adopted weight of asbestos-containing products versus results of stocktaking in the area of Poland. Journal of the Polish Mineral Engineering Society 2(2). DOI: 10.29227/IM–2020-02-67.
• [16] Klojzy-Karczmarczyk, B. and Staszczak, J. 2022. The pace of removing asbestos-containing products in Poland and the forecast time for the completion of this process. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 38(3), pp. 191–207, DOI: 10.24425/gsm.2022.143018.
• [17] Kosa-Burda, B. and Kicińska, A. 2018. Evaluation of the stability of cadmium [Cd] in slags from the Waste Thermal Treatment Plant [WTTP] in Kraków. E3S Web of Conferences 44, Art. No. UNSP 00075, pp. 1–8, DOI: 10.1051/e3sconf/20184400075.
• [18] Król, A. 2006 – Beton i jego składniki w aspekcie wymagań środowiskowych. Budownictwo, Technologie, Architektura 1, pp. 53–56 (in Polish).
• [19] Król et al. 2020 – Król, A., Mizerna, K. and Bożym, M. 2020. An assessment of pH-dependent release and mobility of heavy metals from metallurgical slag. Journal of Hazardous Materials 384, DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.121502.
• [20] Krówczyńska, M. and Wilk, E. 2018a. Asbestos Exposure and the Mesothelioma Incidence in Poland. International Journal of Environmental Research and Public Health 15(8), DOI: 10.3390/ijerph15081741.
• [21] Krówczyńska, M. and Wilk, E. 2018b. Spatial analysis of asbestos exposure and occupational health care in Poland during the period 2004–2013. Geospatial Health 13(2), DOI: 10.4081/gh.2018.689.
• [22] What is Acid Rain? 2022. [Online] https://www.epa.gov/acidrain/what-acid-rain [Accessed: 2022-11-12].
• [23] Portland cement – History, composition, use, and marking (part 1) (Cement portlandzki - Historia, skład, zastosowanie, i oznakowanie (cz. 1)). [Online] https://www.sanier.pl/chemia-budowlana-cement-portlandzki/ [Accessed: 2022-11-12] (in Polish).
• [24] Programme of Asbestos Abatement... 2002 – Program of Asbestos Abatement and Asbestos Containig Products in Poland (Program usuwania azbestu i wyrobów zawierających azbest stosowanych na terytorium Polski). Warszawa: Ministerstwo Gospodarki (in Polish).
• [25] Programme of Country Cleaning... 2009 – Programme of Country Cleaning from Asbestos for the years 2009–2032 (Program Oczyszczania Kraju z Azbestu na lata 2009–2032). Warszawa: Ministerstwo Gospodarki (in Polish).
• [26] Pyssa, J. and Rokita, G.M. 2007. The asbestos – occurrence, using and the way of dealing with asbestic waste material (Azbest – występowanie, wykorzystanie i sposób postępowania z odpadami azbestowymi). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 23(1), pp. 49–61 (in Polish).
• [27] Szeszenia-Dąbrowska et al. 2015 – Szeszenia-Dąbrowska, N., Świątkowska B., Sobala W., Szubert, Z. and Wilczyńska, U. 2015. Asbestos related diseases among workers of asbestos processing plants in relation to type of productions and asbestos use. Medycyna Pracy 66(1), pp. 1–9, DOI: 10.13075/mp.5893.00149.
• [28] Szeszenia-Dąbrowska, N. and Sobala, W. 2010. Asbestos pollution of the environment. Health effects. Research report. 2nd edition, corrected and supplemented (Zanieczyszczenie środowiska azbestem. Skutki zdrowotne. Raport z badań. II wydanie poprawione i uzupełnione). Łódź: IMP (in Polish).
• [29] Szlugaj, J. 2020. Mineralogical and petrographic characteristics of mining waste from selected hard coal mines in the aspect of their use for the production of mineral aggregates (Charakterystyka mineralogiczno-petrograficzna odpadów wydobywczych z wybranych kopalń węgla kamiennego w aspekcie ich wykorzystania do produkcji kruszyw mineralnych). Studia Rozprawy Monografie 214. Kraków: MEERI PAS, 216 pp. (in Polish).
• [30] Thives et al. 2022 – Thives, L.P., Ghisi, E., Thives Júnior, J.J. and Vieira, A.S, 2022. Is asbestos still a problem in the world? A current review. Journal of Environmental Management 319, DOI: 10.1016/j. jenvman.2022.115716.
• [31] Uliasz-Misiak, B. 2016. Water accompanying hydrocarbon deposits as a potential source of iodine, lithium and strontium (Wody towarzyszące złożom węglowodorów jako potencjalne źródło jodu, litu i strontu). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 32(2), pp. 31–44, DOI: 10.1515/gospo-2016-0012 (in Polish).
• [32] WHO Drinking Water Guidelines 2004. [Online] https://www.who.int/ [Accessed: 2022-11-12].
• [33] Więcek, E. 2004. Asbestos – exposure and health effects (Azbest – narażenie i skutki zdrowotne). Bezpieczeństwo Pracy 2, pp. 2–6 (in Polish).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)