Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě"

Josef Černý
před 6 lety
Počet zobrazení:

Komárek Katedra geoenvironmentálních věd, Fakulta životního

1 Aplikace nano-sorbentů pro stabilizaci Pb a Zn v kontaminované půdě Martina Vítková, Z. Michálková, L. Trakal, M. Komárek Katedra geoenvironmentálních věd, Fakulta životního prostředí, Česká zemědělská univerzita v Praze Kurz , Modra, Slovensko

znečištění posoudit mobilitu kovů/metaloidů vyvinout účinné, levné a k

2 ÚVOD o těžba a zpracování nerostných surovin zdroj rizikových prvků v prostředí o přítomnost/koncentrace kontaminantů není ukazatelem rizika znečištění posoudit mobilitu kovů/metaloidů vyvinout účinné, levné a k prostředí šetrné metody remediace problémy: víceprvková kontaminace 2

3 disperze jemných prachových částic v širokém okolí hutě a jejich usazení v půdě riziko uvolňování kontaminantů zvětrávání strusek a uvolňování kovů 3

kontaminantů po přídavku činidla vhodné pro velké plochy o

4 o odtěžení a čištění/uložení ex situ drahé, nešetrné nevhodné pro velké plochy nanooxidy o chemická stabilizace in situ imobilizace kontaminantů po přídavku činidla vhodné pro velké plochy o podporovaná fytostabilizace chemická stabilizace + stabilizace pomocí rostlin 4

5 PŘEHLED o Nano-oxidy jako potenciální sorbenty kovů o základní mechanismy o vybrané nano-oxidy o laboratorní experimenty o terénní experimenty o Chemická stabilizace v podmínkách rhizosféry o vliv ph a organických kyselin o loužicí experimenty o experimenty v rhizoboxech 5

6 CÍLE o Omezení vyluhovatelnosti rizikových kovů pomocí nano-sorbentů o Posouzení vlivu vnějších podmínek na účinnost stabilizace kovů v kontaminované půdě o vliv ph o vliv použitého stabilizačního činidla o vliv rhizosférického roztoku (organických kyselin) 6

7 Mechanismy stabilizace o sorpce: A A A A o iontová výměna: B A B A A B A B o precipitace (srážení) o koprecipitace (spolusrážení) pokud je sorbovaný kov přítomen v matrici sorbentu 7

8 Oxidy železa o běžná složka půd o vysoká sorpční kapacita pro kovy a As o přirozená atenuace Implikace pro remediaci půd přídavek Fe oxidů do půdy může podpořit a urychlit sorpční procesy přímá aplikace oxidů aplikace prekurzorů (např. Fe 0 ) 8

9 Nano-sorbenty nanomaghemit ( -Fe 2 O 3 ) o velikost částic nm o velký reakční povrch o vyšší sorpční kapacita TEM 9

10 Nano-sorbenty nanoželezo (nfe 0 ) prekurzor oxidů Fe o vysoce reaktivní materiál o rychlá oxidace v atmosférických podmínkách TEM Fe 0 Fe-oxidy HR-TEM 10

Della Puppa et al. (2013): J. Colloid Interface Sci. 399, 99-106.

roztok glukosy 0,4 M roztok KMnO 4 o prvotní idea: připravit levný a

11 Della Puppa et al. (2013): J. Colloid Interface Sci. 399, Nano-sorbenty Amorfní oxid manganu (AMO) o nový syntetický materiál 1,4 M roztok glukosy 0,4 M roztok KMnO 4 o prvotní idea: připravit levný a účinný sorpční materiál o testováno jako potenciální sorbent kontaminantů v půdách TEM 11

12 Lokalita Historické znečištění následkem metalurgické činnosti staré struskové haldy popílek usazený v půdě hl. kontaminanty: Zn, Pb ČR Příbram Litavka 12

13 Chemické složení studované půdy Element mg/kg Element mg/kg Fe Zn Mn Pb Al Cu 72 3,10 Ca Cd 42 2,10 Mg As ,0 13

půda 5.62 0.01 5.00 0.05 o vzorek půdy smíchán s 1 hm.

14 Laboratorní experimenty Odběr půdy a příprava vzorků o směsný vzorek (20 cm) o půda: sušení sítování (< 2 mm) ph H 2 O ph KCl půda o vzorek půdy smíchán s 1 hm.% nano-sorbentu: jeden měsíc inkubace pro ekvilibraci 60 70% retenční vodní kapacity 14

15 Laboratorní experimenty ph-stat protokol (CEN/TS 14997) DTU Environment o ph 4 7 (kontinuální titrace) o 48 h 15

16 Laboratorní experimenty Loužicí křivka v závislosti na ph (modelový příklad) o loužicí charakteristiky v různých podmínkách prostředí o informace o neutralizační kapacitě materiálu pufrační schopnost půdy 16

17 Loužení v závislosti na ph Zn Fe 0 ph 4 5 AMO nejvyšší vyluhovatelnost při ph 4 17

18 Loužení v závislosti na ph Pb Fe 2 O 3 ph 6 7 AMO ph 4 5 Fe 0 ph 6 7 nejvyšší vyluhovatelnost při ph 7 efektivní stabilizace Fe 0 18

19 Loužení v přirozeném ph půdy Vliv nano-sorbentu na ph půdy AMO Zn Pb ph 19

20 Terénní experiment 20

21 21

22 Stabilizace v rhizosféře o rhizosféra = rozhraní půda kořenový systém o studium interakcí: půda nano-oxid půda nano-oxid rostlina změny vyvolané kořenovými exudáty 22

23 Loužicí experimenty RHIZO roztok (Feng et al., 2005) o 0.01 M RHIZO o 2 h & 24 h o simulované kořenové exudáty směs organických kys.: octová + mléčná + citronová + jablečná + mravenčí 4 : 2 : 1 : 1 : 1 2 3

24 Loužení v rhizosférickém roztoku půda půda + Fe 0 Zn Pb vyšší neutralizační kapacita půdy s Fe 0 vyšší ph nižší vyluhovatelnost kovů z půdy s Fe 0 24

25 Experimenty v rhizoboxech o studium vlivu rostlinných exudátů na vyluhovatelost kovů v reálném systému o kořeny odděleny od půdy půdní roztok prochází přes propustnou membránu 25

26 ZÁVĚRY o sorpční procesy chování rizikových prvků závisí na ph o přídavek nano-sorbentu může ovlivnit ph půdy AMO zvyšuje přirozené ph půdy vliv na sorpční procesy a stabilizaci kovů o nejvyšší vyluhovatelnost Zn při nízkém ph o AMO jako nejúčinnější stabilizační činidlo pro Zn v rozmezí ph 4 7 o výsledky laboratorních experimentů nutno ověřit v terénu/reálném půdním systému 26

27 Poděkování Studentský projekt IGA Interní projekt Fakulty životního prostředí No Marie Králová Sylva Číhalová Simona Rákosová Mariana Klementová 27

28 Děkuji za pozornost

Podobné dokumenty

Využití oxidů Fe a Mn pro stabilizaci As v kontaminované půdě. Ing. Zuzana Michálková, doc. RNDr. Michael Komárek, Ph.D.

Využití oxidů Fe a Mn pro stabilizaci As v kontaminované půdě Ing. Zuzana Michálková, doc. RNDr. Michael Komárek, Ph.D. Oxidy Fe a Mn N Oxidy Fe a Mn 1 µm 1 µm 1 µm Nanomaghemit Nanomagnetit Amorfní oxid