Projekti / Programi
Remediacija s kovinami onesnaženih tal v Mežiški dolini z uporabo ligandov in elektrokemijskih naprednih oksidacijskih procesov
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
Raziskovalci (9)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
31478 |
Maša Čarf |
Biologija |
Tehnični sodelavec |
2009 |
0 |
| 2. |
29418 |
dr. Maja Čič |
Materiali |
Mladi raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 3. |
11155 |
dr. Damjana Drobne |
Biologija |
Raziskovalec |
2011 - 2012 |
0 |
| 4. |
25506 |
dr. Neža Finžgar |
Rastlinska produkcija in predelava |
Mladi raziskovalec |
2009 - 2010 |
0 |
| 5. |
08259 |
dr. Domen Leštan |
Rastlinska produkcija in predelava |
Vodja |
2009 - 2012 |
0 |
| 6. |
17780 |
Viljem Šijanec |
|
Tehnični sodelavec |
2011 - 2012 |
0 |
| 7. |
26538 |
dr. Metka Udovič |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2009 - 2010 |
0 |
| 8. |
31993 |
dr. David Voglar |
Varstvo okolja |
Mladi raziskovalec |
2011 - 2012 |
0 |
| 9. |
31120 |
dr. Grega Ernest Voglar |
Varstvo okolja |
Raziskovalec |
2009 - 2010 |
0 |
Organizacije (1)
Pomen za razvoj znanosti
V centralni in jugo-vzodni Evropi je več kot 1.8 millionov mest onesnaženosti med katerimi jih 240,000 potrebuje nujne ukrepe remediacije.Za tla onesnažena s strupenami kovinami so ustrezne tehnologije remediacije večinoma še v razvoju ali pa so cenovno zahtevne. Izbor ustrezne tehnologije je vsekakor odvisen od tipa tal in tipa onesnaženja in pa končne rabe tal po remediaciji. Pranje tal s kelatnimi ligandi, kot je etilendiamin tetraacetat (EDTA), je danes smatrano kot potencialno primerna metoda z majhnim vplivom na kakovost tal. V laboratorijske merilu, ne pa tudi komercializirani, so bili razviti nekateri načini recikliranja EDTA iz uporabljene pralne raztopine. Strupene kovine lahko ločimo iz EDTA kompleksa z Na2S. V alkalnih pogojih se strupene kovine izoborijo kot netopni kovinski sulfidi. Nič-valentne mešanice kovin (Mg0-Pd0, Mg0-Ag0) prav tako lahko uporabimo za obarjanje strupenih kovin v alkalnem, pri čemer se EDTA sprosti. Poročali so tudi o electrolitski ločitvi strupenih kovin in EDTA v dvo-komorni elektrolitski celici ločeni s kationsko-izmenjalno membrano, ki preprečuje anodno oksidacijo EDTA. EDTA lahko recikliramo tudi z nadomestitvijo strupernih kovin z Fe3+ v kislem, obarjanjem sproščenih strupenih kovin s fosfati v nevtralnem in nadomestitvijo ter izobarjenjem Fe po na-alkaljenju raztopine z NaOH tako, da ligand recikliramo kot Na sol.
Poleg recikliranja EDTA problem današnjih tehnologij pranja tal z ligandi še vedno predstavljajo velike količine odpadnih vod, ki jih je pred varnim izpustom v okolje potrebno primerno obdelati. drugi metodi se. V tem projektu smo v laboratorijskem merilu razvili in v pilotnem merilu testirali metodo pri kateri se strupene kovine in EDTA ločijo v elektrolitski celici pri alkalnih pogojih z uporabo žrtvovane Al anode. Al v EDTA kompleksu nadomesti strupene kovine, ki se iz pralne raztopine izločijo z elektro-koagulacijo. Čisto procesno vodo smo pridobili z uporabo elektrokemijskih naprednih oksidacijskih postopkov.
Večina raziskav pranja tal z raztopinami EDTA je usmerjena v ućinkovitost odstranjevanja strupenih kovin. Vendar pa so za končno ugotavljanje primernosti in uspešnosti tehnologije pomembnejši dejavniki kot so bio-dosegljivost kovin preostalih v tleh po remediaciji, vpliv remediacije na lastnosti tal, ter funkcioniranje remediiranih tal kot rastlinski in mikrobni (in v končni fazi tudi živalski) substrat. Pred našimi raziskavami v strokovni literaturi še ni bilo tovrstnih podatkov o vplivu pranja z EDTA na lastnosti tal. Rezulati naših raziskav kažejo, da je kljub uspešnemu zmanjšanju (eko)toksičnosti tal vpliv nove tehnologije pranja tal na pedološke, fizikalno-kemijske in biološke lastnosti tal majhen, prav tako je majhen vpliv na funkcioniranje tal.
Pomen za razvoj Slovenije
Onesnaženje tal s strupenimi kovinami, predvsem pa s svincem (Pb) prestavlja enega večjih okoljskih problemov v svetu. Pri nas so s strupenimi kovinami onesnažena območja Mežiške doline, Celjske kotline in Litije, v precejšnji meri pa so s Pb iz osvinčenega bencina onesnažena tudi tla na območjih z zgoščenim prometom, kot so mestne vpadnice in urbana središča. Tla so končni depozitorij Pb in ostalih strupenih kovin, ki potem ko industrijsko, kmetijsko ali prometno onesnaženje preneha sama postanejo vir strupenih kovin in predstavljajo nevarnost predvsem tam, kjer so ljudje s tlemi v stalnem in neposrednem stiku. Eno izmed najbolj prizadetih območij v Sloveniji je Mežiška dolina, zgodovinsko onesnažena zaradi rudnikov in topilnic svinca. Začetki izkoriščanja svinčeve rude segajo v leto 1665, sama proizvodnja pa je trajala do leta 1994. Do prve polovice 19.stoletja so bili rudniki in topilnice majhni obrati raztreseni po celotni dolini. V letu 1893 je bila zgrajena centralna topilnica v Žerjavu. Proizvodnja Pb je s 27763 tonami dosegla višek leta 1977. Prve sisteme filtrov za zmanjšanje emisij prašnih delcev so postavili leta 1923, sistem je bil izboljšan v letih 1954, 1964 in nazadnje 1978, ko so uspeli dnevne količine izpuščenega prahu zmanjšati iz 5000 na 70 kg.
Tla v Mežiški dolini so danes najpomembnejši vir sekundarne kontaminacije s Pb pa tudi z Zn in Cd. Rezultati raziskav namreč kažejo na neposredno povezavo med vsebnostjo Pb v krvi 3-letnih otrok iz Mežiške doline in koncentracijo Pb v hišnem prahu in v tleh v okolici njihovih domov. Zaradi ugotovljenih visokih vsebnostih Pb v krvi otrok je v letu 2007 slovenska vlada začela financirati sanacijski program Mežiške doline, ki vključuje izobraževanje lokalnega prebivalstva, izboljšanje higiene v vrtcih, asfaltiranje in pranje cest, monitoring nevarnih kovin v prahu in v nekaterih promerih prekrivanje onesnaženih tal s 5-10 cm debelo plastjo ne-onesnaženih tal. Vsaj zadnji ukrep je sporen, saj je iz strokovne literature znano, da je za učinkovoto prekrivanje potrebna vsaj 40-60 cm debela plast ne-onesnaženih tal. Kljub naštetim izvedenim ukrepom se število otrok s koncentracijo Pb v krvi večjo od 100 ng L-1, ki je po slovenski zakonodaji nevarna, med 6-letnim izvajanjem programa sanacije ni zmanjšalo ali bistveno spremenilo. Vzporedno s programom sanacije Mežiške doline je ARRS sprejela v finaciranje projekte, ki naj bi prepeljali do učinkovite tehnologije remediacije (čiščenja) onesnaženih tal; predvsem do trajne odastranitve Pb iz tal. Preizkušanih in raziskanih je bilo več pristopov: fitoekstrakcija in kemijsko-indicurana fitoekstrakcija z različnimi rastlinami se je izkazala kot neuspešna. Ekstrakcija Mežiških tal s kislinami je bila neučinkovita in je tla močno poškodovala. Tla iz Mežiške doline večinoma vsebujejo visok delež organske snovi, melja in gline, kar preprečuje uspešnost metod fizikalne ločitve močno kontaminiranih finih delcev od preostalega dela tal (npr.v hidrociklonih). Rezultati tega projekta pa so pokazali na učinkovitost metode pranja tal s kelatnim ligandom etilenediamin tetraacetatom (EDTA) pri odstranjevanju strupenih kovin in trajnem zmanjšanju biološke dosegljivosti in dostopnosti po remediaciji v tleh preostalih nevarnih kovin. Rezulati projekta so pokazali na razmeroma majhen vpliv remediacije na kakovost in zdravje tal kot rastlinskega substrata. Končno so rezultati raziskav nove tehnologije pranja tal v plotnem merilu potrdili tehnično možnost izvedbe v polnem merilu in ekonomsko upravičenost razvite metode. Nova tehnologija remediacije omogoča trajno odstranitev onesnažil iz tal Mežiške doline in bi jo bilo potrebno vključiti v obstoječ program sanacije Mežiške doline kot njegov nujen in bistven del
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
