Wynalazek dotyczy dziedziny rolnictwa. Metoda oczyszczania gleby z metali ciężkich polega na uprawie roślin fitomelioracyjnych na zanieczyszczonych glebach, a następnie ich usunięciu. Krokosz jest rośliną fitomelioracyjną. Nasiona krokosza wysiewa się w zanieczyszczonej glebie w ilości 20-22 kg/ha, dorosłe rośliny doprowadza się do końca kwitnienia i dolne liście zaczynają obumierać, po czym fitomeliorant jest całkowicie usuwany z gleby. Zapewniona jest całkowita absorpcja jonów metali ciężkich. 3 stoły
Wynalazek dotyczy rolnictwa i może być stosowany przy prowadzeniu specjalnych działań mających na celu zmniejszenie zawartości toksycznych stężeń metali ciężkich w zanieczyszczonych glebach w celu przywrócenia lub poprawy parametrów agrochemicznych niezbędnych do otrzymania produktów bezpiecznych dla środowiska.
Obecnie badacze krajowi i zagraniczni poszukują roślin hiperakumulacyjnych, których właściwości pozwalają na skuteczną ekstrakcję metali ciężkich z zanieczyszczonej gleby.
Źródła literackie podają, że rekultywacja gleb, czyli oczyszczenie ich z zanieczyszczeń za pomocą roślin, jest metodą stosunkowo nową (od dziesięciu lat), ekologiczną i postępową. Pozwala wyeliminować lub ograniczyć przenikanie metali ciężkich wzdłuż łańcucha z człowieka do gleby i wód gruntowych, nie szkodząc przy tym środowisku.
W analogicznych pracach autorzy wykazują, że do fitoremediacji zanieczyszczonych gleb (oczyszczania za pomocą roślin) wykorzystuje się rośliny akumulacyjne: miotłę, rzodkiew oleistą, amarantus, a nawet rośliny dzikie.
Najbliższym analogiem wynalazku pod względem ogółu głównych istotnych cech jest sposób oczyszczania gleby z metali ciężkich poprzez hodowlę roślin fitomelantowych na zanieczyszczonych glebach, a następnie ich całkowite usunięcie z gleby (patrz RU 2282508, klasa A01B 79/02 , 27.00.2006).
Wady pracy analogowej obejmują badanie tylko jednej substancji zanieczyszczającej - cezu; nie wskazano współczynnika akumulacji biologicznej substancji zanieczyszczającej w stosowanych uprawach; nie ma jasnej koncepcji okresu zbiorów, ponieważ rośliny należą do różnych grup wymagań technologicznych i wykorzystano biologię rozwoju.
Celem wynalazku jest poprawa stanu ekologicznego biogeocenoz naturalnych i kulturowych poprzez zmniejszenie zawartości toksycznych stężeń metali ciężkich w warstwie korzeniowej gleby.
Rezultatem technicznym jest pełniejsza absorpcja jonów metali ciężkich (ołowiu, kadmu i miedzi) z roztworu glebowego przy jednoczesnym zapewnieniu optymalnego pokrycia skażonego obszaru roślinami krokosza barwierskiego.
Zasadniczo zadanie to osiąga się poprzez uprawę krokosza na zanieczyszczonych glebach, nasiona wysiewa się w ilości 60-80 roślin na m2 (20-22 kg/ha), a następnie doprowadzenie i całkowite usunięcie roślin do końca kwitnienia i początek śmierci dolnych liści.
Proponowana dawka wysiewu zapewnia pełne pokrycie systemu korzeniowego rośliny objętością zanieczyszczonej gleby. Przy niższym tempie siewu pokrycie nie jest całkowite, a przy większym wydajność masy nadziemnej, a w konsekwencji całkowite usuwanie metali ciężkich przez rośliny krokosza barwierskiego, gwałtownie maleje.
Przykład konkretnej realizacji
Doświadczenia przeprowadzono na terenie zakładów przetwarzania na Istrii.
Wiosenny siew roślin przeprowadzono ręcznie, a następnie sadzenie grabiami.
Próbki gleby pobierano przed siewem i bezpośrednio po zbiorze krokosza barwierskiego.
Zbiór przeprowadzono poprzez doprowadzenie rozwoju roślin do końca kwitnienia i początku obumierania dolnych liści.
Wyniki uzyskane podczas doświadczenia w warunkach polowych przekonująco dowodzą, że krokosz można zaliczyć do roślin będących hiperakumulatorami metali ciężkich.
Warto zauważyć, że w przypadku upraw na glebach zanieczyszczonych, nawet w miejscach nadmiernie akumulujących, zawartość metali takich jak ołów, kadm i miedź w próbkach roślin w części nadziemnej nie przekracza 1,2; Odpowiednio 0,5-1 i 10-12 mg/kg suchej masy (tab. 1).
Na podstawie przedstawionych wyników oraz danych dotyczących zawartości metali ciężkich (formy mobilnej) w glebie obliczono współczynnik akumulacji biologicznej (absorpcji) (tab. 2).
Jak wiadomo, jeżeli w roślinach, nawet w przeliczeniu na masę nadziemną, współczynnik biologicznej akumulacji substancji toksycznych jest większy od jedności, to gatunek ten można zaliczyć do kategorii nadmiernie akumulujących; w rozważanym przykładzie stwierdzono również wysoki poziom CBN TA uzyskano w części korzeniowej roślin doświadczalnych.
Analiza bioproduktywności roślin w fazie kwitnienia nie wykazała toksycznego wpływu zanieczyszczonej gleby na wzrost i rozwój krokosza – średnia sucha masa łodyg wynosiła 557 g, korzeni – odpowiednio 143 g cm 2. Wysiew nasion odbywa się ręcznie w ilości 60-80 roślin na 1 metr kwadratowy. M.
Przy gęstym siewie, powyżej 80 roślin/m2, odnotowano spadek produktywności masy nadziemnej średnio o 16%, rośliny były karłowate, system korzeniowy krokosza miał mniejszą masę, widocznie przy zagęszczeniu plonów, allelopatia objawia się w roślinach krokosza - wzajemne hamowanie wzrostu i rozwoju.
Wyniki badań szafranu stosowanego jako fitomeliorant przekonująco dowodzą wysokiej efektywności zdolności akumulacyjnych roślin do zmniejszania zawartości metali ciężkich w warstwie korzeniowej gleby.
Metoda czyszczenia obejmuje następujące środki:
Przygotowanie gleby do siewu;
Wysiew fitomeliorantu w ilości 60-80 roślin/m2 (20-22 kg/ha), głębokość siewu 4-5 cm;
Rozwój roślin krokosza kończy się kwitnieniem i początkiem obumierania dolnych liści, a następnie są one całkowicie usuwane z zanieczyszczonej gleby.
Zaproponowana metoda może w znaczący sposób zwiększyć efektywność fitosanacji, a przy ustaleniu praw autorskich stanowi podstawę do opracowania specyfikacji dla różnych programów fitoremediacji terenów skażonych.
Źródła informacji
1. Baran S., Kzhyvy E. Fitoremediacja gleb zanieczyszczonych ołowiem i kadmem przy użyciu miotły / Wpływ czynników naturalnych i antropogenicznych na ekosystemy społeczne, 2003. Nr 2. - s. 39-44.
3. Zhadko S.V., Daineko N.M. Akumulacja metali ciężkich w gatunkach drzew na ulicach Homela. // Izw. Homel. Uniwersytet Państwowy, 2003. Nr 5. - s. 77-80.
4. Kudryashova V.I. Akumulacja HM przez dzikie rośliny. - Sarańsk - 2003 - s. 10, 18, 50, 78.
5. Rakotosson Voahirana. Les metaux lourds et la phytorenediation: l „etat de l” art. // Eau, ind., niedogodności. 2003. Nr 260. - s. 45-48.
Metoda oczyszczania gleb z metali ciężkich poprzez uprawę roślin - fitomeliorantów na zanieczyszczonych glebach z późniejszym ich usunięciem, a jako roślinę stosuje się szafran - fitomeliorant, nasiona krokosza wysiewa się w zanieczyszczonej glebie w ilości 20-22 kg/ha, osobnik dorosły rośliny doprowadza się do końca fazy kwitnienia i początku obumierania dolnych liści, po czym fitomeliorant jest całkowicie usuwany z gleby.
Najczęściej zanieczyszczenie środowiska, infrastruktura transportu kolejowego jest olej I produkty naftowe. Olej jest substancją niebezpieczną dla środowiska, która uwolniona do środowiska (gruntu, gleby, zbiorników wodnych) hamuje ważne procesy życiowe, hamując lub zmuszając je do odmiennego przebiegu. Przyczyną zanieczyszczenia gruntów jest działalność produkcyjna przedsiębiorstw, a także sposoby zanieczyszczenia wycieki ropy podczas transportu do miejsca przeznaczenia. Do przyczyn zanieczyszczeń należy dodać sytuacje awaryjne wycieki ropy i produkty naftowe ze zbiorników.
O wyborze metod oczyszczania gleby decyduje wiele czynników, z których najważniejszym jest charakter zanieczyszczenie ziemi i wymagania regulacyjne dotyczące ich jakości. W krajach uprzemysłowionych stosuje się dwa podejścia do rozwiązania problemu oczyszczania.
Pierwszy sposób, tzw funkcjonalny , Jest oczyszczanie gleby aż do standardowych wskaźników treści zanieczyszczenia oraz zapewnienie przyszłego wykorzystania oczyszczonego obszaru.
Drugi – selektywny , w którym stopień oczyszczenia określają wymogi regulacyjne, zgodnie z celami dalszego użytkowania gruntów.
Dobrze znaną metodą oczyszczania zanieczyszczeń olejowych jest rekultywacja gruntów– spulchnianie gleby w celu zwiększenia wnikania tlenu i rozwoju reakcji redoks, stosowanie nawozów organicznych i mineralnych oraz wysiew traw w celu zintensyfikowania naturalnych procesów oczyszczania biochemicznego.
Lek " Putidoil„był stosowany w warunkach arktycznych na wyspie Kolguev i na wybrzeżu Morza Barentsa, gdzie w krótkim okresie letnim całkowicie oczyszczono tereny zanieczyszczone olejem napędowym. Produkt całkowicie oczyścił skalisty brzeg jeziora Onega, zanieczyszczony w jego wyniku wypadku tankowca w ciągu 15 dni.
Produkt biologiczny Devoroil„ma wiele zalet w porównaniu z innymi znanymi metodami leczenie biologiczne tereny skażone ropą: nietoksyczny i niepatogenny; wykazuje wysoką aktywność utleniającą węglowodory różnych klas i niektóre ich pochodne, w tym węglowodory aromatyczne i substancje rakotwórcze, takie jak benzo(a)piren; przystosowany do środowisk o zasoleniu do 150 g/l; odporny na nagłe wahania temperatury i znaczne zanieczyszczenia chemiczne środowiska; stosowany w małych dawkach; przenośny i łatwy do przechowywania.
Korzystna różnica między lekiem „ Devoroil„od wielu innych leków jest jego zdolność do działania zarówno na granicy kontaktu z węglowodorami, jak i bezpośrednio w grubości warstwy oleju. Ta właściwość leku zapewnia wydłużenie czasu potrzebnego na neutralizację zanieczyszczeń, co jest szczególnie ważne przy eliminowaniu sytuacji awaryjnych.
Czas trwania prac rekultywacyjnych wynosi zazwyczaj 2–3 miesiące. Stopień oczyszczenia zależy od początkowej ilości zanieczyszczeń, rodzaju produktu naftowego, składu mechanicznego gleby i stworzenia optymalnego reżimu wodno-powietrznego i może osiągnąć 95% (przy średnich wartościach 75–80%).
Lista wykorzystanych źródeł
1. Ochrona środowiska i bezpieczeństwo środowiska w transporcie kolejowym: Podręcznik / pod redakcją Zubrev N.I., Sharpova N.A. - M .: UMK Ministerstwo Kolei Rosji, 1999. - 592 s.
2. Krizh L., Reznik D. Technologia oczyszczania środowiska geologicznego z zanieczyszczeń produktami naftowymi. / L. Krizh, D. Reznik / /Ekologia produkcji. - 2007. - nr 10. - Z. 54.
Problem jest jednym z najbardziej palących ze względu na ogólną degradację środowiska człowieka i obszarów bezpośrednio zamieszkałych. W zależności od skali i charakteru zanieczyszczeń możliwe są dwa główne kierunki remediacji gleby: wywiezienie wierzchniej warstwy gleby na składowisko lub do przetworzenia w specjalnych instalacjach; niszczenie szkodliwych substancji na różne sposoby bezpośrednio na miejscu. Zauważmy, że znane metody unieruchomienia zanieczyszczeń w glebie, np. cementowanie poszczególnych obszarów, obsypywanie ich itp., które często uznawane są za metody oczyszczania terenów, nie są takimi metodami, gdyż nie zapewniają usunięcia zanieczyszczeń szkodliwe substancje [...]
Metody oczyszczania gleb z zanieczyszczeń można podzielić na fizyczne, chemiczne, fizykochemiczne i biochemiczne.[...]
Metody fizyczne polegają na usunięciu wierzchniej warstwy gleby z terenów zanieczyszczonych na składowisko lub do specjalnie wyznaczonych miejsc. Powinny one uwzględniać także wszelkie możliwości płukania gleby poprzez rozpuszczenie zanieczyszczeń w cieczy płuczącej (wodzie).[...]
Metody chemiczne obejmują metody termiczne, procesy ługowania, wiązanie zanieczyszczeń w związki złożone itp. [...]
Metody termiczne służą do usuwania substancji organicznych i niektórych metali nieżelaznych oraz chemicznej stabilizacji gruntów. Realizowane są w różnych wariantach: ogrzewanie w powietrzu, w próżni, piroliza itp.[...]
Ogrzewanie powietrzem stosuje się w przypadku gruntów zanieczyszczonych olejami, olejami, benzyną, substancjami zawierającymi halogeny i innymi związkami organicznymi. Obróbka cieplna zwykle polega na utrzymywaniu materiału w temperaturze 700-800°C wraz ze spalaniem węglowodorów. Właściwości fizykochemiczne gleby zmieniają się nieznacznie. Aktywność biologiczną gleb poddanych obróbce termicznej przywraca się poprzez dodanie kompostu i innych minerałów, jeśli to konieczne.[...]
Obecnie stacjonarne i mobilne instalacje do obróbki cieplnej gleb w powietrzu oczyszczają miliony ton zanieczyszczonej gleby. W szczególności całkowita roczna produktywność samych instalacji Nord (Niemcy) wynosi 300 tysięcy ton przy ich jednostkowej pojemności 50-80 tysięcy ton. Zdolność magazynowania jest równa całkowitej rocznej produktywności instalacji (Massive...).[ ...]
Próżniowo-motermiczna metoda remediacji gruntów została wdrożona w USA w formie mobilnej jednostki. Grunt zanieczyszczony związkami organicznymi ładowany jest do bębna podciśnieniowego typu betoniarka zamontowanego na podwoziu samochodu. Długość bębna 4,5 m, średnica 2,4 m, prędkość obrotowa 10-18 min. Po podgrzaniu lotne związki organiczne odparowują i są dalej skroplone w skraplaczu umieszczonym na przyczepie samochodowej. Kondensat po oczyszczeniu na filtrze nadaje się do wykorzystania zgodnie z jego przeznaczeniem. Czas trwania cyklu przetwarzania dla jednego ładunku gleby wynosi 45 minut (Crosby).
Metody termiczne wdrażane są nie tylko w specjalnych instalacjach, do których dostarczany jest grunt przeznaczony do oczyszczenia, ale mogą być również przeprowadzane bezpośrednio na miejscu. Jedną z takich metod jest witryfikacja gleby. Do tego ostatniego wkłada się elektrody i przepuszczając prąd, podgrzewa się je do wysokich temperatur (2160°C). W takim przypadku gleba topi się, materia organiczna ulega pirolizie, a powstałe gazy przesyła się do oczyszczenia. Późniejsze ochłodzenie gleby prowadzi do jej zeszklenia i związania się w odporne na wymywanie formy zanieczyszczeń, takie jak radionuklidy i metale ciężkie (In situ...).[...]
Ługowanie jako chemiczna metoda oczyszczania gleb polega na traktowaniu gleby 2% roztworem kwasu solnego o pH 2 przez 10 minut. Zawartość substancji zanieczyszczających takich jak arsen, kadm, miedź, nikiel, cynk i ołów jest obniżona o 86-98% (Kwas...).
Metody oczyszczania gleby są czasami nazywane także metodami ekologiczna rekultywacja pedosfery (sekcja geoekologii). Do głównych zadań ekologicznej rekultywacji pedosfery należy opracowanie metod oczyszczania wszelkiego rodzaju gleb ze szkodliwych dla środowiska i toksycznych zanieczyszczeń chemicznych, biochemicznych i radioaktywnych (odkażanie gleb) w celu przywrócenia ich żyzności i przydatności środowiskowej dla rolnictwa.
We współczesnych warunkach wiele z tych problemów rozwiązuje się w ramach agrochemii gleby, jednak przedmiot i zadania badań agrochemii gleby są znacznie szersze niż ekologiczna rekultywacja pedosfery, która ma wąski zakres;
Z drugiej strony ekologiczna rekultywacja pedosfery jest ściśle powiązana z rekultywacją gruntów i krajobrazu - techniczną i biologiczną renaturą naruszonej pokrywy glebowej lub krajobrazu (na przykład podczas wydobywania itp.). Jednak rekultywacja zwykle obejmuje cały szereg działań renaturyzacyjnych, w tym niwelację, usunięcie lub import gleby, kształtowanie krajobrazu, kształtowanie krajobrazu itp. nie są wymagane żadne prace związane z oczyszczaniem gleby ani krajobrazu.
Do zwalczania zanieczyszczeń w środowisku geologicznym można zastosować dwa zasadniczo różne podejścia. Pierwszym z nich jest samo czyszczenie, które polega na bezpośrednim usunięciu w ten czy inny sposób szkodliwych składników z czyszczonego obiektu. Drugie podejście polega nie na usunięciu, ale na zahamowaniu działania szkodliwego składnika (detoksykacja), na przykład poprzez jego neutralizację, rozkład (zniszczenie), związanie, lokalizację itp.
Z drugiej strony metodologia opracowywania metod oczyszczania środowiska geologicznego z zanieczyszczeń może opierać się również na analizie mechanizmów naturalnych metod samooczyszczania ekosystemów. Opierają się na procesach abiotycznej lub biotycznej transformacji substancji chemicznych:
· fizyczne procesy przenoszenia masy;
rozcieńczanie (mieszanie);
usuwanie zanieczyszczeń poza ekosystem;
odparowanie;
sorpcja;
bioakumulacja;
· przemiana mikrobiologiczna;
przemiana chemiczna:
hydroliza,
fotoliza,
utlenianie itp.
Do przemian abiotycznych zalicza się procesy utleniania i redukcji, hydrolizę, reakcje fotochemiczne, reakcje pomiędzy samymi substancjami obcymi itp.
Transformacje biotyczne obejmują detoksykację enzymatyczną (na przykład metale ciężkie), utlenianie enzymatyczne, rozkład i redukcję. Substancje organiczne są ostatecznie usuwane ze środowiska geologicznego dopiero w wyniku ich mineralizacji, tj. rozkład związków organicznych na dwutlenek węgla, wodę i inne małe cząsteczki nieorganiczne (na przykład CO, HCl, NH3 itp.).
Fizyczne metody oczyszczania gleby:
- Metody mechaniczne
- Metody hydrodynamiczne
- Metody aerodynamiczne
- Metody termiczne
- Metody elektryczne
- Metody magnetyczne
- Metody elektromagnetyczne
Metody mechaniczne
Obecnie powszechne jest proste mechaniczne usuwanie zanieczyszczonych objętości skał za pomocą różnych środków technicznych. Metodę tę szczególnie często stosuje się w przypadkach poważnych skażeń powierzchni, np. radionuklidami czy olejem. Istotną wadą tej metody jest konieczność unieszkodliwiania dużej ilości skał. Mieszanie mechaniczne jest ważnym krokiem przy stosowaniu szeregu metod chemicznych, fizykochemicznych i biologicznych. Orka jest etapem wstępnym przed myciem solonetów w celu odsalania, podczas procesu mycia stosuje się także mechaniczne mieszanie. Często używany do odsalania gleby kopanie, czyli nałożenie warstwy czystej gleby na powierzchnię zanieczyszczonego masywu. Gleby czarnoziemowe najlepiej nadają się do uprawy, ponieważ zawierają więcej wapnia i materii organicznej. W wielu przypadkach można zastosować także uziemienie i orkę.
Metody hydrodynamiczne
Oddziaływanie hydrodynamiczne jest szeroko stosowane w oczyszczaniu górotworów różnej wielkości; jest to dziś główna metoda oczyszczania wód gruntowych z różnych zanieczyszczeń. Działanie hydrodynamiczne wykorzystuje się w postaci drenażu, pompowania, manewrowania, filtrowania itp., ale w każdym przypadku usuwanie zanieczyszczeń następuje przy przepływie płynu filtrującego.
Metody rozpuszczenie Zanieczyszczenia toksyczne opierają się na zdolności niektórych niebezpiecznych dla środowiska związków do tworzenia idealnych lub nieidealnych roztworów z wodą. W celu oczyszczenia gleb zanieczyszczonych przemysłowo oraz gleb z rozpuszczalnych soli związków toksycznych stosuje się zalewanie powierzchniowe i podziemne wodą oraz roztworami ługującymi. Rozpuszczając zanieczyszczenia wodą, można oczyścić gleby z metali ciężkich (chrom, kadm, srebro, miedź), radionuklidów (amper i pluton), lotnych i rozpuszczalnych węglowodorów, halogenków, pestycydów, herbicydów i cyjanowodorku acetonu.
Rozpuszczanie odczynnika(ługowanie) służy do ekstrakcji metali ciężkich (ołowiu, cyny, niklu, żelaza, chromu i kadmu), uranu i odpowiednich metali wielowartościowych z zanieczyszczonych skał. Jako odczynniki stosuje się azotan amonu, chlorek potasu, orto- i pirofosforany, kwasy organiczne i nieorganiczne. Aby zapobiec sedymentacji i przemianie zanieczyszczeń do postaci strukturalnej, której nie można wypłukać, stosuje się kompleksony. Dla stabilności roztworów zawierających uran stosuje się dihalogenowe pochodne chelatorów zawierających fosfor, a dla roztworów zawierających metale ciężkie i szlachetne jako chelatory stosuje się etalonaminy, diaminy, kwasy humusowe i fulwowe.
Najbardziej znaną metodą usuwania zanieczyszczeń wraz z wodą jest pompowanie. Można ją stosować samodzielnie lub w połączeniu z innymi metodami w przypadku wszystkich rodzajów substancji zanieczyszczających.
Metody aerodynamiczne
Metody aerodynamiczne mają podobny mechanizm działania do metod czyszczenia hydrodynamicznego. Przy stosowaniu tych metod zanieczyszczenia usuwane są wraz z powietrzem lub gazami krążącymi w układzie. Aerodynamiczne metody czyszczenia tablic obejmują różne rodzaje przedmuchu, a także próżnię i próżnię parową ekstrakcja Metody aerodynamiczne służą głównie do usuwania z gleby gazowych i ciekłych lotnych ekotoksykantów.
Najprostszą z metod aerodynamicznych jest biegunka powietrze przez studnie z usuwaniem zanieczyszczeń na powierzchnię.
Metody termiczne.
W masach glebowych często stosuje się termiczne metody niszczenia zanieczyszczeń. Czyszczenie osiąga się w różnych przypadkach zarówno poprzez ogrzewanie, jak i chłodzenie tablic. Ogrzewanie stosuje się we wszystkich przypadkach, gdy substancją ekotoksyczną jest związek niestabilny termicznie. Metody termiczne, w tym spalanie i piroliza, odgrywają szczególną rolę w ostatecznym zniszczeniu lub rozkładzie odpadów ekotoksycznych.
Witryfikacja to proces zeszklenia gleby w wysokich temperaturach, podczas którego część zanieczyszczeń ulega rozkładowi, a część ulega stabilizacji. Istnieją przykłady zastosowania tej metody w przypadku pestycydów, rtęci, dioksyn, chromu i substancji radioaktywnych.
Metody elektryczne
Wśród nowoczesnych fizycznych metod oczyszczania środowiska geologicznego upowszechniły się metody elektryczne. Ich zaletą jest wysoka wydajność, bezpieczeństwo ekologiczne i możliwość oddziaływania na masyw. Oczyszczanie wód podziemnych i powierzchniowych, gleb, gleb ze substancji ekotoksycznych polega na wykorzystaniu procesów elektrochemicznych i elektrokinetycznych zachodzących w glebie pod wpływem prądu elektrycznego. Procesy elektrochemiczne obejmują elektrolizę (sprawność 95-99%), elektroflotację, elektrokoagulację, elektrostrukturę, elektrochemiczne utlenianie i ługowanie, elektrodializę, elektrochemiczną dezynfekcję i elektrochemiczną wymianę jonową (EIX), a procesy elektrokinetyczne obejmują elektroosmozę, elektroforezę i elektromigrację.
Na elektrodializa wody podziemne i powierzchniowe, roztwory porowe gleb i gruntów, stosuje się membrany kationowymienne i anionowymienne, które umożliwiają uzyskanie odsolonego roztworu porów w środkowej części przestrzeni międzyelektrodowej oraz rozdzielenie kationów i anionów w przypadku ich REMOVED. W glebach i glebach gliny służą jako takie niedoskonałe membrany. Metoda pozwala pod pewnymi warunkami usunąć zanieczyszczenia w postaci koloidalnej.
Metody elektrokinetyczne
Jako przykład rozważmy taką metodę jak elektromigracja. Elektromigracja to specjalny mechanizm przemieszczania się różnych naładowanych jonów w roztworze z różnymi prędkościami. Ponadto na elektrodzie koncentruje się więcej jonów mobilnych, co odpowiada znakowi ich ładunku. Aby zwiększyć efekt separacji, tworzony jest stały przeciwprąd jonów o przeciwnym znaku. Szybkość elektromigracji jonów w roztworze porów gleb i gleb jest proporcjonalna do natężenia prądu elektrycznego i wartościowości jonów. Elektromigracja nie jest zależna od porowatości skał i dlatego jest jednym z głównych procesów przenoszenia masy naładowanych zanieczyszczeń pod wpływem stałego prądu elektrycznego w iłach i iłach.
Metody magnetyczne
Wykorzystanie pól magnetycznych w technologiach oczyszczania gleb, wód gruntowych, powierzchniowych i podziemnych nie jest jeszcze znaczące i wymaga dalszych badań i rozwoju. Obecnie oddziaływanie magnetyczne wykorzystuje się głównie do usuwania zanieczyszczeń magnetycznych i radionuklidów z roztworu porowego gleb i gruntów, wód powierzchniowych i gruntowych, a także do mobilizacji zanieczyszczeń znajdujących się w postaci stacjonarnej lub słabo mobilnej .
Metoda wysokogradientowej separacji magnetycznej opiera się na zdolności niektórych chemicznych substancji nieorganicznych do uzyskania innego namagnesowania resztkowego, co czyni tę metodę wysoce selektywną. Separator magnetyczny umieszcza się w studniach pionowych na głębokości o maksymalnym zanieczyszczeniu, biorąc pod uwagę warunki hydrodynamiczne terenu. Usunięcie i utrwalenie zanieczyszczeń następuje w warunkach powierzchniowych.
Metody elektromagnetyczne
W nowoczesnych technologiach oczyszczania wód gruntowych i powierzchniowych, gleb i gleb powszechne stały się elektromagnetyczne (falowe) metody wpływania na zanieczyszczenia.
Czyszczenie ultradźwiękowe Skuteczny na grubsze i tłuste plamy. W takim przypadku może nastąpić częściowe zniszczenie gleby. Ultradźwięki oczyszczają nie tylko pojedyncze cząstki zanieczyszczeń, ale także zanieczyszczenia zawarte w filmach na powierzchni cząstek gleby.
Do oczyszczania gleb, gleb i wód gruntowych z chlorowanych energetycznie i półenergetycznie zależnych zanieczyszczeń organicznych stosują również energia elektromagnetyczna częstotliwości radiowe (RF) i ultrawysokie częstotliwości (kuchenki mikrofalowe) . Metoda polega na mikrofalowym nagrzewaniu gruntów oraz gruntów w oparciu o mechanizm dielektryczny w wyniku fizycznego zniekształcenia struktury molekularnej materiału pod wpływem przyłożonego pola elektromagnetycznego. Zniekształcenia fizyczne zamieniają się w energię mechaniczną, a następnie w energię cieplną.
Do metod elektromagnetycznych zalicza się również oczyszczanie gleby za pomocą lasery. Proces niszczenia, utleniania zanieczyszczeń i dezynfekcji gleb następuje w wyniku ich nagrzewania. Metodę można zastosować przy czyszczeniu wszelkich skał, gleb i gleb. Jak we wszystkich opisanych powyżej metodach, polegających na wysokotemperaturowym nagrzewaniu zanieczyszczonych obszarów środowiska geologicznego, podczas procesu oczyszczania obserwuje się zniszczenie struktury, zmiany właściwości i fauny i flory skał.
Fizykochemiczne metody czyszczenia:
Metody koagulacji;
Metody wymiany jonowej;
Metody sorpcji.
Fizykochemiczne metody oczyszczania środowiska geologicznego opierają się na wykorzystaniu procesów i zjawisk takich jak koagulacja, wymiana jonowa, dyfuzja, osmoza, sorpcja-desorpcja itp., które umożliwiają usunięcie lub związanie zanieczyszczeń na lokalnym obszarze masyw. Najszerzej stosowane metody fizykochemiczne opracowane zostały do procesów oczyszczania wody, a w mniejszym stopniu do oczyszczania gleb i skał. Najczęściej stosowanymi metodami są te, w których głównym procesem jest koagulacja, wymiana jonowa i sorpcja.
Metody koagulacji.
Metale ciężkie kumulują się substancja humusowa gleby (głównie kwasy humusowe), powodując ich detoksykację. W zależności od spadku intensywności akumulacji metale układają się w następujący rząd: Cu, Cd, Pb, Co, Ni, Zn, Mn. Stwierdzono, że wpływ substancji humusowych na Cu, Pb, Cr(III) prowadzi do powstania związków chelatowych i zmniejszenia toksyczności tych metali ciężkich, natomiast ich wpływ na Cd jest wielokierunkowy. Kwasy humusowe nie wpływają na naftalen, ale zmniejszają toksyczność węglowodorów poliaromatycznych (WWA) i polichlorowanych bifenyli (PCB). Z drugiej strony ich wpływ na toksyczne, drobnocząsteczkowe związki organiczne (pestycydy, aminy aromatyczne, chlorofenole itp.) jest również wielokierunkowy. Największe działanie detoksykujące mają kwasy huminowe wzbogacone o aromatyczne struktury molekularne.
Dobrze znaną agrotechniczną metodą inaktywacji metali ciężkich jest zeolityzacja jednocześnie zawartość rozpuszczalnych w kwasach form Zn i Pb w glebie ulega znacznemu zmniejszeniu, ale pogarsza się odżywienie roślin azotem i fosforem i potasem. Sorpcja Mo z roztworów wód gruntowych i powierzchniowych prowadzona jest na syntezowanych wymieniaczach anionowych FA-M i FA-T. Te syntetyczne wymieniacze anionowe charakteryzują się wysoką stabilnością termiczną, chemiczną i radiacyjną, przy dużej pojemności wymiany i zdolności sorpcyjnej jonów molibdenu.
Chemiczne metody czyszczenia
Główną i najczęstszą metodą oczyszczania środowiska geologicznego z zanieczyszczeń pozostaje odczynnikowa obróbka gleby. W zależności od rodzaju reakcji chemicznej i interakcji odczynnika z substancją ekotoksyczną wskazane jest podzielenie wszystkich rodzajów efektów chemicznych na grupy: wytrącanie, utlenianie-redukcja, substytucja, kompleksowanie itp.
Wprowadzenie gazów reaktywnych w postaci rozcieńczonych mieszanin powietrznych siarkowodoru lub azotu stosuje się do oczyszczania skał zanieczyszczonych metalami ciężkimi (Cr, Pb, Hg, Cd) i radionuklidami (U). Jednakże badania przeprowadzone na glebach z rzeczywistymi zanieczyszczeniami wykazały, że po obróbce chemicznej w skałach zarejestrowano ponad 90% chromu i 50% uranu, natomiast azotany całkowicie utraciły swoją reaktywność.
Metody zarządzania warunki redoks w specjalnie tworzonych przegrodach podziemnych służą do przekształcania związków metali ciężkich (cynku, niklu, ołowiu, związków chromu, antymonu, selenu, kadmu, manganu) i radionuklidów (tlenki strontu, technetu i uranu) w formy mniej rozpuszczalne (wodorotlenki), a także niszczenie cyjanków, rozpuszczonych form azotanów, związków organicznych i chloroorganicznych (czterochlorki i inne chlorowane rozpuszczalniki). Bariery utworzone za pomocą odczynników chemicznych i biologicznych są strefą o danym potencjale redoks. Wapno (potaż), siarczan sodu, tlenki i dwutlenek żelaza, węgiel organiczny itp. Są stosowane jako odczynniki do wytrącania metali ciężkich.
Skuteczność oczyszczania zależy od reaktywności odczynnika i substancji ekotoksycznej. Gleby mają naturalną zdolność do przekształcania niektórych metali ciężkich w stan osiadły, głównie ze względu na zawartość próchnicy. W wyniku akumulacji nasycenie substancji humusowych cynkiem, miedzią, ołowiem i kadmem w zanieczyszczonej glebie często przekracza ich zawartość tła. Ze względu na intensywność akumulacji w próchnicy metale ciężkie ułożone są w następującej kolejności: Cu>Cd>Pb=Co>Ni>Zn>Mn. Makroelementy (N, P, S, Mg, Fe, K) nie kumulują się.
Do wytrącania mikrodawek metali ciężkich w glebach w rolnictwie stosuje się nawozy (mineralne, fosforowe, azotowe, potasowe). Przykładowo wprowadzenie fosforu i nawozów organicznych do gleb zawierających ołów, cynk, mangan, nikiel czy stront prowadzi do powstania przy (pH<6) хелатных комплексных соединений, однако степень очистки зависит от дозы вносимых удобрений и условий вегетации растений. Образованию малорастворимых соединений тяжелых металлов в почвах способствует внесение фосфатов. Применение фосфатов целесообразно в породах с высоким рН, когда хелатные комплексы тяжелых металлов разрушаются. Доза и тип вносимых удобрений могут изменить поведение тяжелых металлов в почвах. Это связано с увеличением кислотности почв.
Jako jeden ze sposobów wiązania metali ciężkich w glebie stosuje się humifikację, prowadzącą do powstania związków chelatowych. Wadą tej metody jest jednak zakwaszenie gleb i niestabilność związków chelatowych w wysokich temperaturach. Ogólnie rzecz biorąc, stosowanie nawozów fosforowych, wapnowania i nawozów organicznych przyczynia się do immobilizacji ołowiu, niklu i kadmu w glebie.
Proces utleniania chemicznego Zanieczyszczenia w glebach, gruntach, wodach podziemnych i powierzchniowych polegają na uwolnieniu elektronów z zewnętrznej niestabilnej warstwy powłoki elektronowej atomów substancji i pierwiastków, co prowadzi do przejścia zanieczyszczenia do postaci mniej toksycznej i reaktywnej. Atomy pierwiastków, które mają niewielką liczbę elektronów w zewnętrznej warstwie elektronowej, są podatne na utratę elektronów. Proces ten stanowi integralną część interakcji redoks pomiędzy substancją zanieczyszczającą a powierzchnią chemiczną lub reaktywną. Na obecnym etapie rozwoju metod oczyszczania środowiska geologicznego procesy redoks służą do usuwania wielopierścieniowych i aromatycznych węglowodorów (WWA), węglowodorów naftowych, jonów amonowych, pierwiastkowego fluoru oraz mikroorganizmów z wody i skał. Chlor, tlen, ozon i powietrze atmosferyczne stosowane są jako odczynniki tworzące warunki redoks i wolne elektrony w roztworze porowym gleb, wód gruntowych i powierzchniowych.
Utlenianie tlenem i powietrzem stosowany głównie do oczyszczania gleb, gleb naturalnych i sztucznych o niejednorodnej przepuszczalności lub niskiej przepuszczalności. Metoda ta pozwala na zmniejszenie początkowej zawartości zanieczyszczeń do 3%. Do usuwania wielopierścieniowych i aromatycznych węglowodorów z wód gruntowych i powierzchniowych stosuje się także ozon gazowy – metoda ozonowanie.
Dla immobilizacja chemiczna(wiążące) zanieczyszczenia wykorzystują nieorganiczne środki wiążące, takie jak cement, popiół, krzemiany Na i K, żużel wielkopiecowy, mieszaniny popiołów i wapna oraz środki żelujące, takie jak bentonit i celuloza. Immobilizacja poprzez cementację służy do wiązania metali ciężkich, odpadów radioaktywnych, węglowodorów wielopierścieniowych i aromatycznych, smoły węglowej i trichloroetylenu. Wadą tej metody jest niestabilność niektórych spoiw wobec agresywnych wód gruntowych, co prowadzi do stopniowego wymywania zanieczyszczeń i ich przedostawania się do ekosystemów.
30. Po badaniu lekarz zdiagnozował u Pacjenta D, lat 37: przewlekłe uogólnione zapalenie przyzębia o ciężkim nasileniu z głębokością kieszonek kostnych przyzębia powyżej 4 mm, zniszczeniem przegród międzyzębowych do 2/3 ich wysokości, stopniem ruchomość zębów II-III.
Która metoda chirurgiczna jest najwłaściwsza w tej sytuacji?
1) prosta gingiwektomia
2) radykalna gingiwektomia
3) dziąsłotomia
4) osteogingiwoplastyka
5) łyżeczkowanie
Metody oczyszczania gleb z zanieczyszczeń olejowych.
Olej to oleista ciecz będąca złożonym naturalnym roztworem związków organicznych, głównie węglowodorów. W węglowodorach rozpuszczane są żywiczne substancje asfaltenowe o dużej masie cząsteczkowej oraz niskocząsteczkowe związki organiczne zawierające tlen, azot i siarkę. Ponadto w oleju rozpuszczają się także niektóre substancje nieorganiczne: woda, sole, siarkowodór, związki metali i inne pierwiastki.
W składzie oleju wyróżnia się następujące klasy węglowodorów:
alifatyczny (metan);
cykliczny nasycony (naftenowy);
cykliczne nienasycone (aromatyczne).
Istnieją również węglowodory mieszane (hybrydowe): metanowo-naftenowe, naftenowo-aromatyczne.
Wśród węglowodorów metanowych występujących w ropie wyróżnia się gazowe, ciekłe i stałe. Gazy (metan, etan, butan itp.) rozpuszczają się w ciekłych węglowodorach i są uwalniane przy zmianie ciśnienia. Stałe węglowodory wielkocząsteczkowe (parafiny) również występują w stanie rozpuszczonym. Ich przedostawanie się do gleby jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ mając niską temperaturę krzepnięcia, parafiny mocno zatykają wszystkie kanały, przez które następuje wymiana substancji między glebą a rośliną, glebą i atmosferą.
Ropa naftowa z przewagą węglowodorów metanowych jest olejem typu metanowego. Wśród jego odmian wyróżnia się olej wysokoparafinowy (zawartość parafiny powyżej 6%), olej parafinowy (1,5-6,0%) i olej niskoparafinowy (poniżej 1,5%).
Węglowodory naftenowe występują we wszystkich rodzajach olejów, jednak oleje z przewagą tej klasy węglowodorów są rzadkie. Wśród węglowodorów aromatycznych dominują struktury niskocząsteczkowe (benzen, toluen, ksylen, naftaleny). W mniejszych ilościach występują homologi węglowodorów 3-6-pierścieniowych (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne – WWA). W niektórych rodzajach ropy naftowej WWA zawierają znaczne ilości 3,4-benzo(a)pirenu i innych rakotwórczych węglowodorów.
Wielkocząsteczkowe struktury aromatyczne, zawierające również tlen, siarkę i azot, to żywice i asfalteny. Żywice są substancjami lepkimi, asfalteny są substancjami stałymi. Oba są rozpuszczone w ciekłych węglowodorach. Wysoka zawartość żywic i asfaltenów w oleju determinuje wzrost jego ciężaru właściwego i lepkości. Takie oleje są nieaktywne, ale mogą stworzyć stabilne źródło zanieczyszczeń w glebie.
Podczas działalności gospodarczej oddziałów strukturalnych oddziałów Kolei Rosyjskich JSC koryto kolejowe i tereny przyległe, a także gleba obszarów produkcyjnych są zanieczyszczone produktami naftowymi. Przyczynami tego są ich wycieki ze zbiorników na stacjach załadunku i podczas transportu na skutek nieprawidłowego działania kotłów i urządzeń odwadniających, przedostawanie się smarów podczas tankowania maźnic par kół w punktach odbioru, wysyłki i wyposażania, przedostawanie się oleju podczas urządzeń i przemieszczania się lokomotyw i specjalnego składu taboru, przedostawanie się produktów naftowych na teren baz i magazynów paliw i smarów. Zanieczyszczenie gleby i gleby jest możliwe w sytuacjach awaryjnych podczas transportu towarów niebezpiecznych.
Aby zapewnić bezpieczeństwo ekologiczne transportu kolejowego, opracowywane są nowe technologie eliminujące możliwość zanieczyszczenia środowiska, a także urządzenia do oczyszczania zanieczyszczonych gleb i koryt drogowych.
Inspekcja miejsc oddziaływania skażenia gruntu olejami i produktami naftowymi
Przepływy ropy i produktów naftowych w glebie mogą być widoczne i ukryte (wewnątrzglebowe). Widoczne przepływy są wizualnie zarysowane. W takich przypadkach źródło zanieczyszczenia można określić bez trudności.
Ukryte przepływy powstają najczęściej w wyniku awarii rurociągów przechodzących na pewną głębokość z powierzchni ziemi. Pojawienie się ukrytych przepływów ropy objawia się gwałtownym wzrostem zawartości produktów naftowych w wodach gruntowych znajdujących się w pobliżu źródła zanieczyszczeń, wodach powierzchniowych (rzeki, strumienie, kanały, jeziora, stawy). Przepływy wewnątrzglebowe objawiają się wyciekiem oleju na zboczach, ścianach rowów i rowach. Ukryte zanieczyszczenia można wykryć poprzez zmiany w szacie roślinnej: żółknięcie roślinności zielnej, przesuszenie drzew i krzewów.
Aby wyznaczyć obszar przepływu ropy i w pionie oraz określić lokalizację wycieku, należy określić położenie krajobrazowo-geochemiczne obszaru badań:
1) rodzaj krajobrazu elementarnego (autonomiczny - na płaskim wzgórzu, przezluwialny - na zboczu; eluwialno-akumulacyjny - w małych lokalnych zagłębieniach rzeźby; transsuperaqual - podnóże zbocza, równiny zalewowe rzek; transaqual - rzeki i inne cieki wodne );
2) rodzaje powiązań geochemicznych w lokalnych krajobrazach decydujących o charakterze ruchu materii: stosunek przepływów bocznych i pionowych; formy migracji, charakter barier geochemicznych i fizycznych zatrzymujących ropę na drodze przepływu.
Przy określaniu rodzajów krycia ważne są:
a) głębokość infiltracji wód atmosferycznych; b) głębokość wód gruntowych.
Na podstawie danych wymienionych w punktach I, II wykonuje się serię wykopów gruntowych (lub studni ręcznych). Liczba sekcji zależy od złożoności sytuacji geochemicznej krajobrazu i przepływu ropy.
Sekcje gleby (studnie) łączone są w system profili rozciągających się w kierunku ruchu spływu powierzchniowego od miejsca rozlewu do miejsca akumulacji pośredniej lub końcowej. Minimalna liczba profili to 3, minimalna liczba sekcji to 12 (3 na każdym profilu i 3 tła, po jednym dla każdego krajobrazu podstawowego). Jeśli problemu nie można skutecznie rozwiązać za pomocą minimalnej liczby cięć, zapewniona jest wymagana liczba dodatkowych cięć.
Sekcje gleby dzielą się na sekcje podporowe i „szpilki” (próbki gleby do badań). Sekcje referencyjne układane są w pobliżu miejsca wycieku oraz na głównych elementach krajobrazu-geochemicznego
profil. Celem badań takich przekrojów jest określenie głębokości przesiąkania ropy naftowej, obecności przepływu wewnątrzglebowego oraz charakteru przekształceń profilu glebowego.
Nacięcie ma w przybliżeniu następujące wymiary:
Szerokość krótkiej ściany wynosi 0,8 m, długiej ściany 1,5 m, głębokość 2,0 m (jeśli wody gruntowe nie zostaną udostępnione na mniejszej głębokości). Nacięcie jest ustawione tak, aby krótka ściana przednia była oświetlana przez słońce. Glebę wrzuca się na długie ściany boczne: górne poziomy - w jednym kierunku, dolne - w drugim. Pobieranie próbek odbywa się na ścianie przedniej i za jego pomocą opisywany jest grunt. Ściana jest czyszczona, wzdłuż niej schodzi się o centymetr, wzdłuż którego zaznaczane są głębokości pobierania próbek i granice poziomów glebowych. Próbkowanie rozpoczyna się od dolnych poziomów. Pobiera się próbkę o wymiarach 10 x 10 cm, a jeśli grubość horyzontu jest mniejsza, to całą grubość.
Próbki pobiera się za pomocą noża do gleby. Po pobraniu każdej próbki nóż oczyszcza się z produktów olejowych wacikiem zamoczonym w rozpuszczalniku organicznym.
Przed pobraniem próbek przeprowadza się opis krajobrazu i poziomów glebowych (barwa, wilgotność, struktura, gęstość, skład mechaniczny, nowe utwory, wtrącenia, system korzeniowy, zawartość węglanów).
W przypadku trudności w określeniu poziomów genetycznych gleby należy pobierać próbki co 20 cm wraz ze szczegółowym opisem.
„Wykopy” do pobierania próbek gleby usuwane są na głębokość dolnego czoła przepływu oleju w glebie, którą zwykle można określić na podstawie odcinka referencyjnego.
Ropa naftowa i produkty naftowe mogą przemieszczać się i przebywać przez długi czas na głębokościach 0,5–1,0 m i większych pod stosunkowo gęstymi i lekko zanieczyszczonymi górnymi poziomami odcinka. Dlatego badanie odcinków referencyjnych podczas monitorowania skażenia gleby ropą i produktami naftowymi jest obowiązkowe.
Ze względu na duże zróżnicowanie składu i właściwości gleby, nawet w obrębie profilu, pobiera się 5-8 próbek poziomo z przedniej strony sekcji, aby sporządzić próbkę gleby mieszanej. Całkowita masa wymieszanej próbki wynosi 0,6-0,8 kg)
