Usuwanie z wody herbicydu 2,4-D na wybranym węglu aktywnym

• Autorzy: Wawrzyniak P. , Stępniak L.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2016.3.7

Warianty tytułu

EN

Removal of the herbicide 2,4-D from water on the selected activated carbon

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wśród zanieczyszczeń antropogenicznych dużą grupę związków stanowią pestycydy, głównie herbicydy. Kilkadziesiąt tysięcy preparatów stosowanych w rolnictwie, sadownictwie, leśnictwie czy rybołówstwie jest ogromnym zagrożeniem dla stanu środowiska. Wiele z nich to substancje kancerogenne, mutagenne lub teratogenne, a dodatkowo w dużej mierze odpowiadają za alergie, ale przede wszystkim mają znaczny wpływ na degradację środowiska. Wiele z tych substancji jest związkami trudnodegradowalnymi. Stosowane na środowiska glebowe wraz ze spływami wód przedostają się do wód podziemnych i skażają całe środowisko, a także utrudniają uzdatnianie wody. Celem pracy była ocena skuteczności intensyfikacji procesu adsorpcji 2,4-D (kwas 2,4 dichlorofenoksyoctowy) na filtrach węglowych. Modyfikacja tego układu polegała na działaniu polem ultradźwiękowym na roztwór poddany następnie filtracji. Zasada działania ultradźwięków polega na dezintegracji związków wielkocząsteczkowych oraz ich utlenianiu poprzez wytworzone wysokoreaktywne wolne rodniki. Oczekuje się, że tak zmodyfikowane cząsteczki staną się potencjalnie lepiej adsorbowalne wewnątrz porów adsorbentu, jak również lepiej biodegradowalne. Intensyfikacja procesu adsorpcji pozwoliłaby na uproszczenie ciągu technologicznego, skrócenie czasu uzdatniania wody i zwiększenie wydajności stacji wodociągowej. Wiele doniesień literaturowych dotyczy skuteczności usuwania z wody pestycydów, takich jak związki DDT (od lat niewykorzystywany), MCPA. Jednak źródła literaturowe z Polski dowodzą występowania wśród zanieczyszczeń pestycydowych w wodach rzecznych również kwasu 2,4-dichlorofenoksyoctowego. Uznano zatem za uzasadniony wybór tej substancji do badań. Wyniki przeprowadzonych badań potwierdzają uzyskanie zadowalających rezultatów w procesie ultradźwiękowej intensyfikacji procesu sorpcji, a w mniejszym stopniu biodegradacji 2,4-D na złożu węglowym.

EN

Among anthropogenic pollution large group of compounds are pesticides, especially herbicides. Tens of thousands of products used in agriculture, horticulture, forestry or fisheries pose a major threat to the environment. Many of the substances used are carcinogenic, mutagenic or teratogenic, also largely responsible for allergies. But above all, they have a major impact on environmental degradation. Many of these substances are harddegradable compounds. Applied to the soil environment, they leak with run-off water into the groundwater and contaminate the whole environment, and hinder water treatment. The aim of the study was to assess the effectiveness of the intensification of the process of adsorption of 2,4-D from water on the carbon filters. A modification of this system based on the action of the ultrasonic field solution was then subjected to filtration. The principle of operation is based on ultrasound disintegration of macromolecules, and on oxidation by the generation of reactive free radicals. Such modified molecules become more adsorbable within the pores of the adsorbent, and better biodegradable. Intensification of the process could allow for simplification of the technological line, shortening its work and increase the efficiency of treated water. The use of ultrasonic field as a means of supporting the process of adsorption on activated carbon bed brought the desired effect. This is best seen on a bed of activated carbon and basic activated carbon-assisted activated sludge. In the process of removal of 2,4-D in biological systems in activated carbon deposits unmodified, but better results were obtained for beds with biopreparation. Analysis indicator EMS led that the process predominantly deposits were sorption, while degradation occurred only in a small margin. This is correlated with the dwindling microorganisms on activated carbon. According to literature reports, the number is the highest in the upper layer of the bed. It has been observed the increase of the number of microorganisms on a bed of biopreparation the filtered solution of the 2,4-D modified ultrasonic field.

Słowa kluczowe

PL

adsorpcja; biodegradacja; 2,4-D; ultradźwięki

EN

adsorption; 2,4-D; 2,4-dichlorophenoxyacetic acid; biodegradation; sonification

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 19, nr 3
• Strony: 363--377
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Wawrzyniak P.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Stępniak L.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Kaleta J., Pestycydy w środowisku wodnym, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 2004, 218, 23-37
• [2] Piotrowski J.K., Podstawy toksykologii, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.
• [3] Nawrocki J., Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne, biologiczne, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2010.
• [4] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi, DzU Nr 61, poz. 417.
• [5] Rzepa J., Oznaczanie leków i pestycydów w wodach powierzchniowych, [w:] Postępy chromatografii, pod red. B.K. Głoda, Monografia Nr 111, Wydawnictwo Akademii Podlaskiej, Siedlce 2009, 67-78.
• [6] Ignatowicz K., Struk-Sokołowska J., Sezonowe wahania zanieczyszczeń agrotechnicznych w rzece Narwi ze szczególnym uwzględnieniem herbicydów fenoksyoctowych, Rocznik Ochrony Środowiska 2004, 6(15), 189-204.
• [7] Sadowski J., Kucharski M., Herbicide residues of water in the water-collecting area of Widawa river. Pol. J. Environ. Stud. 2006, 15(5), 441-445.
• [8] Buczyńska A., Szatkowska-Stańczyk I., Identification of health hazards to rural population living near pesticide dump sites in Poland, Int. J. Occup. Med. Environ. Health 2005, 18(4), 331-339.
• [9] Sitarek K., 2,4-D-kwas (2,4-dichlorofenoksy)octowy, Podstawy i Metody Ochrony Środowiska Pracy 2004, 1(39), 65-89.
• [10] Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z., Mikrobiologia techniczna. Mikroorganizmy w biotechnologii, ochronie środowiska i produkcji żywności, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2015.
• [11] Olesiak P., Stępniak L., Kusiak M., Sorpcja związków humusowych na filtrach węglowych w warunkach przepływowych, Monografia nr 40, Ochrona i Inżynieria Środowiska Zrównoważony Rozwój, Wydawnictwo AGH, Kraków 2012, 109-120.
• [12] Tae-Young Kim, Seung-Sik Park, Seung-Jai Kim, Sung-Yong Cho, Separation characteristics of some phenoxy herbicides from aqueous solution, Adsorption 2008, 14, 611-619.
• [13] Kaleta J., Utlenianie chemiczne w oczyszczaniu wody, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 2008, 254, 5-16.
• [14] Paterlini W.C., Pupo Nogueira R.F., Multivariate analysis of photo-Fenton degradation of the herbicides tebuthiuron, diuron and 2,4-D, Chemosphere 2005, 58, 1107-1116.
• [15] Skoczko I., Rozkład pestycydów metodą Fentona z wykorzystaniem MgO2, Rocznik Ochrona Środowiska 2013, 15, 1460-1473.
• [16] Szartak W., Usuwanie niektórych środków ochrony roślin na węglu aktywnym, Ochrona Środowiska 1987, 521/2-3, 103-104.
• [17] Skoczko I., Próby zastosowania węgla pylistego do unieszkodliwiania pestycydów w ściekach, Rocznik Ochrona Środowiska 2009, 11(99), 1307-1315.
• [18] Ignatowicz-Owsieniuk K., Efektywność adsorpcji herbicydów z wody na wybranych węglach aktywnych, VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa, 435-445.
• [19] Stępniak L., Zastosowanie pola ultradźwiękowego do wspomagania procesu koagulacji w uzdatnianiu wody, seria Monografie Nr 112, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2006.
• [20] Ignatowicz-Owsieniuk K., Zastosowanie metod biologiczno-fizycznych do usuwania zanieczyszczeń pestycydowych z wody, Rocznik Ochrona Środowiska 2002, 4(9), 229-240.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.