Ocena zdolności do biodegradacji środków pianotwórczych i zwilżających

• Autorzy: Gancarczyk D. , Sobolewski M. , Jakubiec J.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of the Biodegradability of Foam Concentrates and Wetting Agents

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Środki pianotwórcze różnych typów są szeroko stosowane w ochronie przeciwpożarowej do wytwarzania pian niezbędnych do gaszenia pożarów paliw płynnych (zarówno węglowodorowych jak i poloranych). Innym typem koncentratów pożarniczych są środki zwilżające, zawierające surfaktanty poprawiające wykorzystanie wody przez ułatwienie jej dostępu do wnętrza struktury materiałów. Dodaje się je do wody w celu zredukowania jej zużycia, skrócenia czasu gaszenia i zmniejszenia strat popożarowych. Działania gaśnicze często prowadzone są w terenie, w warunkach kiedy zbieranie ścieków popożarowych jest niemożliwe co w konsekwencji powoduje przedostawanie się ich do ekosystemu – składniki roztworów środków piano-twórczych i zwilżających przenikające do gleby oraz wód powierzchniowych i gruntowych mogą stanowić istotne obciążenie środowiska przyrodniczego. Wśród składników koncentratów pożarniczych najbardziej niekorzystny wpływ na środowisko naturalne mają surfaktanty oraz rozpuszczalniki organiczne. Wpływ ten wynika zarówno z bezpośredniego działania na organizmy żywe samych substancji oraz produktów ich rozkładu biochemicznego jak i związanego z nim ubytku tlenu w środowisku wodnym. Dobierając dodatki do wody, w postaci koncentratów pożarniczych, wspomagające gaszenie pożarów różnych typów należy więc ocenić nie tylko ich wpływ na zwiększenie skuteczności działań gaśniczych ale również wpływ na środowisko przyrodnicze. W pracy porównano zdolności do biodegradacji różnych typów środków pianotwórczych (syntetycznych – S, syntetycznych tworzących film wodny – AFFF, syntetycznych tworzących film wodny, alkoholoodpornych – AFFF-AR, flouroproteinowych – FP, flouroproteinowych tworzących film wodny, alkoholoodpornych – FFFP-AR) oraz zwilżających. Do przeprowadzenia badań wykorzystano 11 koncentratów pożarniczych (od jednego do trzech przedstawicieli danego typu koncentratu) oraz po dwa surfaktanty (dodecylosiarczan sodu – SDS; preparat handlowy Sulforokanol L370) i rozpuszczalniki (butylokarbitol; butylocellosolv) – substancje te stanowią główne składniki tych preparatów. Badania biodegradowalności zostały wykonane w oparciu o metody wskazane w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska. Dodatkowo sprawdzono biodegradowalność 0,5% roztworów środków pianotwórczych poddanych wstępnej (dwudniowej) hydrolizie w roztworze wodnym. Otrzymane wyniki potwierdziły podatność do rozkładu biochemicznego środków zawierających syntetyczne związki powierzchniowo czynne oraz niską biodegradowalność koncentratów proteinowych na bazie zhydrolizowanych białek. Roztwory środków pianotwórczych syntetycznych charakteryzowały się wyższym wskaźnikiem biodegradacji po wstępnej hydrolizie w roztworze przez dwa dni. Zależności takiej nie zaobserwowano dla środków proteinowych i zwilżaczy.

EN

Foaming agents of various types are widely used in fire protection for the production of foams necessary to extinguish fires of liquids (both hydrocarbon and water-miscible liquids). The other types of fire concentrates are wetting agents containing surfactants which improve the use of water by facilitating its access to the interior structure of its materials. They are added to water to reduce its use, shorter fire extinguishing time and reduce fire losses. Extinguishing activities are often carried out in the area in such conditions that collecting firefighting sewage is impossible which in turn causes that they get into the ecosystem – the component of foaming and wetting agents solutions penetrating into the soil surface and ground waters can constitute a significant burden on the natural environment. Among the components of the concentrates, the most adverse impact on the natural environment have surfactants and organic solvents. This impact is due to the direct action of the substances themselves and products of their biochemical degradation on living organisms, as well as associated oxygen depletion in the aquatic environment. Choosing water addictives such as fire concentrates that support firefighting of various types, it is necessary to asses not only their influence on increasing the effectiveness of extinguishing activities, but also on the natural environment. The paper compares the biodegradability of various types of foam (synthetic detergent – S, aqueous film forming foam – AFFF, aqueous film forming foam, alcohol resistant – AFFF-AR, fluoroprotein – FP, film forming fluoroprotein, alcohol resistant – FFFP-AR) and wetting agents. 11 fire concentrates (form 1 to 3 from each type of fire concentrates) and two surfactants (sodium dodecyl sulfate- SDS, sulforokanol L-370) and solvents (diethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monobutyl ether) were selected for testing - these substances are the main components of these preparations. The biodegradability tests were performed based on the methods indicated in the Regulation of the Minister of the Environment of November 18, 2014. on the conditions to be met when introducing sewage into waters or into the ground, and on substances particularly harmful to the environment. Additionally, the biodegradability of 0.5% solutions of foaming agents subjected to preliminary hydrolysis in aqueous solution for two days was checked. The obtained results confirmed high biochemical degradability of agents containing synthetic surface-active compounds and low biodegradability of protein concentrates based on hydrolysed proteins. Synthetic foam solutions were characterized by a higher biodegradation rate after initial hydrolysis in the solution for two days. This relationship was not observed for proteinic agents and wetting agents.

Słowa kluczowe

PL

inżynieria środowiska; biodegradowalność; koncentrat pianotwórczy; koncentrat zwilżający; BZT5; ChZT

EN

environmental engineering; biodegradability; foam concentrates; wetting concentrates; COD; BZT5

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Tom 20, cz. 2
• Strony: 1199--1218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Gancarczyk D.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie

autor

Sobolewski M.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie

autor

Jakubiec J.

• Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie

Bibliografia

• 1. Adams, R., Simmons, D., (1992) Ecological effects of firefighting foams and retardants. Australian Bushfire Conference, Albury. http://www.csu. edu.au/special/bushfire99/papers/adams.
• 2. Bourgeois, A., Bergendahl, J., Rangwala, A., (2015), Biodegrability of fluorinated fire-fighting foams in water, Chemosphere, 131, 104-109.
• 3. Health and Safety Executive (2006) Buncefield Major Incident Investigation. In: Report to the Health and Safety Commission and the Environment Agency of the investigation into the explosions and fires at the Buncefield oil storage and transfer depot, Hemel Hempstead, on 11 December 2005. Health and Safety Executive, Liverpool. http://buncefieldinvestigation.gov.uk.
• 4. Hermanowicz, W., Dojlido, J., Dożańska, W., Kozirowski, B., Zebre, J. (1999) Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków - wyd. 2, Warszawa: Arkady.
• 5. http://poznan.naszemiasto.pl/artykul/rzeka-glowna-zatruta-przez-wyborowa-do- wody-splynela-piana,3566206,art,t,id,tm.html, 12.03.2018 r.
• 6. https://pl.scribd.com/document/45419820/Environmental-Impacts-of- Firefighting-Foams, 14.03.2018.
• 7. https://tvnmeteo.tvn24.pl/informacje-pogoda/swiat,27/miliony-amerykanow- moglo-pic-skazona-wode,213139,1,0.html, 12.02.2018 r.
• 8. Zhang, X., Bao, Z., Wang, L., Fu, X. (2012). Study on the biodegradation of Class A foam by CO2 evolution method. Advances Materials Resarch, 525-528.
• 9. Jakubiec, J. (2018). Skuteczność gaśnicza i bezpieczeństwo stosowania wybranych zwilżaczy - charakterystyka biodegradowalności wodnych roztworów koncentratów pożarniczych, Zeszyty Naukowe, 65(1), 27-37.
• 10. Król, B., Prochaska, K., Chrzanowski, Ł. (2012). Biodegradability of Firefighting Foams. Fire Technology, 48, 173-181.
• 11. Małozięć, D., Koniuch, A. (2009). Wpływ pianotwórczych środków gaśniczych i neutralizatorów na środowisko naturalne, szczególnie na organizmy wodne. Technika i Technologia, 2, 117-138.
• 12. Mizerski, A. (2007). Ekologiczne aspekty stosowania pian do gaszenia pożarów. Przemysł Chemiczny, 86(11), 1079-1083.
• 13. Mizerski, A., Sobolewski, M., Król, B. (2006) Piany gaśnicze. Warszawa: Wydawnictwo SGSP.
• 14. PrPN-EN 1568-3E Środki gaśnicze. Pianotwórcze środki gaśnicze.
• 15. PN-EN 1899-1:2002 Jakość wody, Oznaczanie biochemicznego zapotrzebowania tlenu po n dniach (BZTn).
• 16. PN-ISO 6060:2006 Jakość wody - Oznaczanie chemicznego zapotrzebowania tlenu.
• 17. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska
• 18. Ruppert, W.H., Verdonik, D.P., Hanauska, Ch. (2005). Environmental impacts of firefighting foams. Hughes Associates Inc., Baltimore.
• 19. Turekova, I., Balog, K. (2019). The environmental impacts of fire-fighting foams. Research Papers Faculty of Materials Science and Technology in Trnava, 18(29), 111-129.
• 20. Xian-Zhong, Zhang, et al. (2017). Organic pollutant loading and biodegrada- bility of firefighting foam, lOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 94 012137.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).