Ekstrakcja sekwencyjna metali ciężkich w kompozycie mineralno-organicznym

• Autorzy: Mizerna K. , Król A.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/91025

Warianty tytułu

EN

Sequential extraction of heavy metals in mineral-organic composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu rekultywacji terenów zdegradowanych i poeksploatacyjnych, w tym składowisk odpadów komunalnych można stosować określone odpady komunalne, tj. popioły paleniskowe i ustabilizowane osady ściekowe. Zmieszanie tych odpadów w stosunku 1:1 stanowi kompozyt mineralno – organiczny wykorzystywany jako materiał rekultywacyjny. Przy analizie potencjalnego ryzyka jakie mogą stwarzać odpady preferowane jest stosowanie badania wieloetapowej ekstrakcji sekwencyjnej. W pracy dokonano analizy zawartości metali ciężkich w poszczególnych frakcjach kompozytu wydzielonych metodą ekstrakcji sekwencyjnej według procedury Tessiera. Badanie ekstrakcji sekwencyjnej przeprowadzono w celu poznania poszczególnych form i frakcji składających się na całkowitą zawartość danego metalu oraz oceny mobilności pierwiastków w środowisku. Zidentyfikowano pięć form występowania metali ciężkich: wymienną, węglanową, tlenkową, organiczną oraz pozostałościową. Dominującą formą występowania kadmu i cynku były połączenia węglanowe. Najwyższą zawartość ołowiu i miedzi oznaczono we frakcji organicznej, a chromu i niklu we frakcji pozostałościowej. Przeprowadzono także analizę poziomu uwalniania metali ciężkich za pomocą podstawowego testu wymywania według PN-EN 12457-2. Badanie to wykazało niską wymywalność metali ciężkich z kompozytu. Ze względu na niewielki udział form metali rozpuszczalnych w wodzie badany materiał uznano za bezpieczny dla środowiska gruntowo – wodnego.

EN

The specific municipal waste (bottom ash and stabilized sewage sludge) can be applied for reclamation of post-industrial areas and landfill sites. The mixture of this waste in a 1:1 ratio is a mineral-organic composite used as material for reclamation. The multi-stage procedure of sequential extraction constitutes the preferred tool applied in the analysis of the potential hazard that is formed by the waste. The paper presents the analysis of heavy metal contents in particular fractions of composite, separated by sequential extraction according to Tessier’s procedure. The sequential extraction analysis was carried out in order to identify the particular forms and fractions forming the total content of a given metal and assess the mobility of elements into the environment. Five forms of heavy metals were identified: exchangeable, carbonate, oxide, organic and residual. Cadmium and zinc occurred primarily in the carbonate associations. The highest content of lead and copper was determined in the organic fraction. On the other hand, chromium and nickel occurred primarily in the residual fraction. The analysis of heavy metals release using basic leaching test, according to PN-EN 12457-2, was also carried out. The study demonstrated low leachability of heavy metals. Due to the very small ratio of heavy metal forms that are water-soluble, the waste was considered to be safe to the soil and water environment.

Słowa kluczowe

PL

ekstrakcja sekwencyjna; metale ciężkie; kompozyt mineralno-organiczny

EN

sequential extraction; heavy metals; mineral-organic composite

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 19, nr 3
• Strony: 23--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Mizerna K.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska, ul. St. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

autor

Król A.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska, ul. St. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole

Bibliografia

• 1. Alvarez E.A., Mochon M.C., Sanchez J.C.J., Rodriguez M.T. 2002. Heavy metals extractable forms in sludge from wastewater treatment plants. Chemosphere, 47, 765-775.
• 2. Bień J., Chlebowska-Ojrzyńska M., Zabochnicka- Świątek M. 2011. Ekstrakcja sekwencyjna w osadach ściekowych. Proceedings of ECOpole, 5(1) 173-178.
• 3. Bruder-Hubscher V., Lagarde F., Leroy M.J.F., Coughanowr C., Enguehard F. 2002. Application of a sequential extraction procedure to study the release of elements from municipal solid waste incineration bottom ash. Analytica Chimica Acta, 451, 285-295.
• 4. Czerniak A. 2006. Formy występowania chromu w zasięgu oddziaływania leśnych dróg cementowogruntowych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 3(1), 17-30.
• 5. Davidson C.M, Duncan A.L, Littlejohn D., Ure A.M., Garden L.M. 1998. A critical evaluation of the three-stage BCR sequential extraction procedure to assess the potential mobility and toxicity of heavy metals in industrially contaminated land. Analytica Chimica Acta, 363, 45-55.
• 6. Fernandez E., Jimenez R., Lallena A.M, Aguilar J. 2004. Evaluation of the BCR sequential extraction procedure applied for two unpolluted Spanish soils. Environmental Pollution, 131, 355-364. 7. Gawdzik J.I. 2010. Specjacja metali ciężkich w osadzie ściekowym na przykładzie wybranej oczyszczalni komunalnej. Ochrona Środowiska, 32(4), 15-19.
• Guevara-Riba A., Sahuquillo A., Rubio R., Rauret G. 2004. Assessment of metal mobility in dredged harbour sediments from Barcelona, Spain. Science of The Total Environment, 321, 241-255.
• 9. Mizerna K., Król A., Mróz A. 2017. Environmental assessment of applicability of mineral-organic composite for landfill area rehabilitation. E3S Web of Conferences, 19, 02020. 10. Mossop K.F, Davidson C.M. 2003. Comparison of original and modified BCR sequential extraction procedures for the fractionation of copper, iron, lead, manganese and zinc in solids and sediments. Analytica Chimica Acta, 478, 111-118.
• 11. Nomeda S., Valdas P., Chen S., Lin J. 2008. Variations of metal distribution in sewage sludge composting. Waste Management, 28, 1637-1644.
• 12. Pawłowski J., Rozental, Drzewińska A., Neffe S. 2014. Analiza specjacyjna osadów dennych pobranych na terenie Kampinoskiego Parku Narodowego. Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, 63(4), 113-134.
• 13. PN-EN 12457-2:2006: Charakteryzowanie odpadów – Wymywanie – Badanie zgodności w odniesieniu do wymywania ziarnistych materiałów odpadowych i osadów – Część 2: Jednostopniowe badanie porcjowe przy stosunku cieczy do fazy stałej 10 l/kg w przypadku materiałów o wielkości cząstek poniżej 4 mm (bez redukcji lub z redukcją wielkości).
• 14. Rodgers K.J., Hursthouse A., Cuthbert S. 2015. The potential of sequential extraction in the characterisation and management of wastes from steel processing: a prospective review. International Journal of Environmental Research and Public Health, 12(9), 11724-11755.
• 15. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz. U. 2015, poz. 257).
• 16. Sutherland R.A., Tack F.M.G. 2003. Fractionation of Cu, Pb and Zn in certified reference soils SRM 2710 and SRM 2711 using the optimized BCR sequential extraction procedure. Advances in Environmental Research, 8(1), 37-50.
• 17. Svete P., Milacic R., Pihlar B. 2001. Partitioning of Zn, Pb, and Cd in river sediments from a lead and zinc mining area using the BCR three-step extraction procedure. Journal of Environmental Monitoring, 3, 586-590. 18. Świetlik R., Trojanowska M. 2008. Metody frakcjonowania chemicznego stosowane w badaniach środowiskowych. Monitoring Środowiska Przyrodniczego, 9, 29-36.
• 19. Templeton D.M, Ariese F., Cornelis R., Danielsson L.G., Muntau H., van Leeuwen H.P., Lobinski R. 2000. Guidelines for terms related to speciation of trace elements. Pure and Applied Chemistry, 72, 1453-1470.
• 20. Tessier A., Campbell P.G.C, Bisson M. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry. 51, 844-850.
• 21. Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz.U. 2013 poz. 21)

Uwagi

PL

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