(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej ( 2 1) Numer zgłoszenia: ( 2 2) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: A62D 3/00 B09B 3/00 C02F 1/70 (54)Sposób dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających i kompozycja do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających (30) Pierwszeństwo: , CA, (73) Uprawniony z patentu: W.R. Grace and Co. of Canada Ltd., Mississauga, CA (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 07/94 (72) Twórcy wynalazku: Alan G. Seech, Burlington, CA James E. Cairns, Toronto, CA Igor J. Marvan, Mississauga, CA (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/98 (74) Pełnomocnik: Ostrowska Elżbieta, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Sposób dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w wodzie, osadzie lub glebie, znamienny tym, że wodę, osad lub glebę poddaje się działaniu kompozycji zawierającej włóknistą substancję organiczną wybraną z grupy obejmującej ziemiopłody, resztki pożniwne, krzewy, drzewa, trawę, chwasty i glony oraz mieszaniny takich substancji i cząstki metalu wielowartościowego wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez, cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali i ewentualnie dodaje się drobnoustroje zdolne do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych związków organicznych, w temperaturze 0-60 C, przy czym włóknistą substancję organiczną dodaje się w ilości 0,5-50% wagowych gleby, osadu lub wody, a stosunek wagowy cząstek metalu do włóknistej substancji organicznej w kompozycji utrzymuje się, odpowiednio, w zakresie od 1:1 do 1: Kompozycja do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających obecnych w wodzie, osadzie lub glebie, znamienna tym, że zawiera mieszaninę włóknistych substancji organicznych wybranych z grupy obejmującej ziemiopłody, resztki pożniwne, krzewy, drzewa, trawę, chwasty i glony oraz mieszaniny takich substancji i cząstki wielowartościowego metalu wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez, cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali, przy czym stosunek wagowy cząstek metalu do włóknistej substancji organicznej wynosi, odpowiednio, od 1:1 do 1:

2 Sposób dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających i kompozycja do dehalogenacji i/iub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w wodzie, osadzie lub glebie, znamienny tym, że wodę, osad lub glebę poddaje się działaniu kompozycji zawierającej włóknistą substancję organiczną wybraną z grupy obejmującej ziemiopłody, resztki pożniwne, krzewy, drzewa, trawę, chwasty i glony oraz mieszaniny takich substancji i cząstki metalu wielowartościowego wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez, cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali i ewentualnie dodaje się drobnoustroje zdolne do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych związków organicznych, w temperaturze 0-60 C, przy czym włóknistą substancję organiczną dodaje się w ilości 0,5-50% wagowych gleby, osadu lub wody, a stosunek wagowy cząstek metalu do włóknistej substancji organicznej w kompozycji utrzymuje się, odpowiednio, w zakresie od 1:1 do 1: Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się metal wybrany z grupy obejmującej żelazo, magnez i mieszaniny tych metali. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozdrobniony metal dodaje się w ilości mg na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu. 4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozdrobniony metal dodaje się w ilości mg na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się metal wybrany z grupy obejmującej cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że rozdrobniony metal dodaje się w ilości mg na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że rozdrobniony metal dodaje się w ilości mg na kg wody Iub suchej masy gleby lub osadu. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się cząstki metalu o wielkości 0,001-5 mm. 9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się zmieloną lub pociętą włóknistą substancję organiczną o wielkości 0, mm. 10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się włóknistą substancję organiczną będącą mieszaniną, przy czym poszczególne składniki mieszaniny stanowią 0,1-99,9% wagowych tej mieszaniny. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się włóknistą substancję organiczną uzupełnioną dodatkiem organicznym wybranym z grupy obejmującej węglowodany, kwasy organiczne, ścieki z przerobu ziemniaków, wywar gorzelniczy, pozostałości z przerobu kawy lub substancję zawierającą azot wybraną z grupy obejmującej aminy, azotany Iub ich mieszaniny. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że dodatek organiczny stosuje się w ilości 0,1-49% całkowitej mieszaniny organicznej. 13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się dodatkowe drobnoustroje w stężeniu komórek na kg wody Iub suchej masy gleby lub osadu. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że dodatkowe drobnoustroje, zdolne do rozkładania i/lub odchlorowywania organicznych substancji zanieczyszczających miesza się z substancją organiczną i wielowartościowymi metalami i inkubuje się przed dodaniem do zanieczyszczonej gleby, wody lub osadu.

3 Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że dodatkowe drobnoustroje stosuje się w stężeniu komórek na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu. 16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substancję organiczną i wielowartościowe metale miesza się i inkubuje przed dodaniem do zanieczyszczonej gleby, wody lub osadu. 17. Kompozycja do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających obecnych w wodzie, osadzie lub glebie, znamienna tym, że zawiera mieszaninę włóknistych substancji organicznych wybranych z grupy obejmującej ziemiopłody, resztki pożniwne, krzewy, drzewa, trawę, chwasty i glony oraz mieszaniny takich substancji i cząstki wielowartościowego metalu wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez, cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali, przy czym stosunek wagowy cząstek metalu do włóknistej substancji organicznej wynosi, odpowiednio, od 1:1 do 1: Kompozycja według zastrz. 17, znamienna tym, że zawiera cząstki metalu wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez lub mieszaniny tych metali. 19. Kompozycja według zastrz. 18, znamienna tym, że zawiera cząstki metalu i substancję organiczną w stosunku wagowym, odpowiednio, od 1:1 do 1: Kompozycja według zastrz. 19, znamienna tym, że zawiera cząstki metalu wybranego z grupy obejmującej cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali. 21. Kompozycja według zastrz. 20, znamienna tym, że zawiera cząstki metalu i substancji organicznej w stosunku wagowym, odpowiednio, od 1:1 do 1: Kompozycja według zastrz. 17, znamienna tym, że zawiera cząstki metalu o wielkości 0,001-5 mm. 23. Kompozycja według zastrz. 17, znamienna tym, że zawiera zmieloną lub pociętą włóknistą substancję organiczną o wielkości cząstek 0, mm. 24. Kompozycja według zastrz. 17, znamienna tym, że poszczególne składniki organicznej mieszaniny stanowią 0,1-99,9% wagowych. 25. Kompozycja według zastrz. 17, znamienna tym, że zawiera włóknistą substancję organiczną uzupełnioną organicznym dodatkiem wybranym z grupy obejmującej węglowodany, kwasy organiczne, ścieki z wyrobu ziemniaków, wywar gorzelniczy i pozostałości z przerobu kawy lub substancję zawierającą azot wybrana z grupy obejmującej aminy, azotany Iub ich mieszaniny. 26. Kompozycja według zastrz. 25, znamienna tym, że zawiera dodatek organiczny w ilości 0,1-49% wagowych całkowitej mieszaniny organicznej. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających i kompozycja przydatna do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających. Sposobem według wynalazku usuwa się chlorowcowane organiczne substancje zanieczyszczające z gleb, wód lub osadów poprzez ułatwianie dehalogenacji redukcyjnej; dehalogenacja zwiększa podatność substancji zanieczyszczających na rozkładanie przez drobnoustroje. Przedmiotem niniejszego wynalazku jest zwłaszcza zastosowanie włóknistych substancji organicznych z domieszką rozdrobnionych metali wielowartościowych, które, po dodaniu ich do gleby lub wody, zawierającej chlorowcowane organiczne substancje zanieczyszczające, wytwarzają beztlenowe środowisko redukujące, ułatwiając dehalogenację chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, wzmagając w ten sposób rozkładanie tych substancji zanieczyszczających. Wiadomo, że wiele chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w środowisku, jest wysoce opornych na rozkładanie. Ostatnie badania wykazały, że można zapobiec pozostawaniu ich w środowisku, poddając najpierw te substancje

4 zanieczyszczające reakcjom dehalogenacji. Po dehalogenacji te organiczne substancje zanieczyszczające zwykle łatwo się rozkładają, na ogół w wyniku tlenowych procesów mikrobiologicznych. Dehalogenacja organicznych substancji zanieczyszczających w ekosystemach mikrobiologicznych zachodzi zarówno poprzez mechanizmy enzymatyczne, jak i nieenzymatycz ne. Przykładem mechanizmu nieenzymatycznego jest redukcyjne odchlorowywanie DDT (1,1,1-trójchloro-2,2-p-chlorodwufenyloetan) przez układ utleniająco - redukujący żelazo - porfiryny, w którym DDT reaguje ze zredukowaną żelazo - porfiryną, jak na przykład hematyna. Większość reakcji enzymatycznych dotyczy całych komórek drobnoustrojów, takich jak bakterie, grzyby i glony. Reakcje enzymatyczne są zwykle bardziej swoiste, niż reakcje nieenzymatyczne, ale mogą one być inaktywowane przez niekorzystne warunki, jak na przykład działanie wysokiej temperatury. Drobnoustroje przyczyniać się mogą do dehalogenacji organicznych substancji zanieczyszczających bądź bezpośrednio, poprzez produkcję enzymu, bądź pośrednio, poprzez utrzymywanie redukujących warunków środowiska, co wzmaga działanie mechanizmów nieorganicznych i biochemicznych. Celem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu dehalogenacji i rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w środowisku. Innym celem niniejszego wynalazku jest opracowanie nowej mieszaniny, przydatnej do dehalogenacji i rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w środowisku. Sposób dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w wodzie osadzie lub glebie, polega według wynalazku na tym, że wodę, osad lub glebę poddaje się działaniu kompozycji zawierającej włóknistą substancję organiczną wybraną z grupy obejmującej ziemiopłody, resztki pożniwne, krzewy, drzewa, trawę, chwasty i glony oraz mieszaniny takich substancji i cząstki rozdrobnionego metalu wielowartościowego wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez, cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali i ewentualnie dodaje się drobnoustroje zdolne do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych związków organicznych, w temperaturze 0-60 C, przy czym włóknistą substancję organiczną dodaje się w ilości 0,5-50% wagowych gleby, osadu Iub wody, a stosunek wagowy cząstek metalu do włóknistej substancji organicznej w kompozycji utrzymuje się, odpowiednio, w zakresie od 1:1 do 1: Korzystnie, w sposobie według wynalazku stosuje się metal wybrany z grupy obejmującej żelazo, magnez i mieszaniny tych metali, a rozdrobniony metal dodaje się w ilości mg na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu, a zwłaszcza w ilości mg. Korzystnie, w sposobie według wynalazku stosuje się metal wybrany z grupy obejmującej cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali, a rozdrobniony metal dodaje się w ilości mg na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu, a zwłaszcza w ilości mg. W sposobie według wynalazku stosuje się cząstki metalu o wielkości 0,001-5 mm. W sposobie według wynalazku, korzystnie, stosuje się zmieloną lub pociętą włóknistą substancję organiczną o wielkości 0, mm. W sposobie według wynalazku stosuje się włóknistą substancję organiczną będącą mieszaniną, przy czym poszczególne składniki mieszaniny stanowią 0,1-99,9% wagowych tej mieszaniny. W sposobie według wynalazku, korzystnie, stosuje się włóknistą substancję organiczną uzupełnioną dodatkiem organicznym wybranym z grupy obejmującej węglowodany, kwasy organiczne, ścieki z przerobu ziemniaków, wywar gorzelniczy, pozostałości z przerobu kawy lub substancję zawierającą azot wybrana z grupy obejmującej aminy azotany lub ich mieszaniny, a dodatek organiczny stosuje się w ilości 0,1-49% całkowitej mieszaniny organicznej. W sposobie według wynalazku, korzystnie, glebę, wodę lub osad poddaje się dodatkowo działaniu dodatku drobnoustrojów zdolnych do odchlorowywania i/lub rozkładania

5 chlorowcowanych związków organicznych, przy czym dodatkowe drobnoustroje stosuje się w stężeniu komórek na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu. W sposobie według wynalazku dodatkowe drobnoustroje, zdolne do rozkładania i/lub odchlorowywania organicznych substancji zanieczyszczających miesza się z substancją organiczną i wielowartościowymi metalami i inkubuje się przed dodaniem do zanieczyszczonej gleby, wody lub osadu, przy czym dodatkowe drobnoustroje stosuje się w stężeniu komórek na kg wody lub suchej masy gleby lub osadu. Sposób według wynalazku, korzystnie, polega na tym, że substancję organiczną i wielowartościowe metale miesza się i inkubuje przed dodaniem do zanieczyszczonej gleby, wody lub osadu. Kompozycja do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających obecnych w wodzie, osadzie lub glebie, według wynalazku zawiera mieszaninę włóknistych substancji organicznych wybranych z grupy obejmującej ziemiopłody, resztki pożniwne, krzewy, drzewa, trawę, chwasty i glony oraz mieszaniny takich substancji i rozdrobnione cząstki wielowartościowego metalu wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez, cynk, miedź, kobalt, nikiel i mieszaniny tych metali, przy czym stosunek wagowy cząstek metalu do włóknistej substancji organicznej wynosi, odpowiednio, od 1:1 do 1: Kompozycja według wynalazku, korzystnie, zawiera cząstki metalu wybranego z grupy obejmującej żelazo, magnez lub mieszaniny tych metali, przy czym zawiera cząstki metalu i substancję organiczną w stosunku wagowym, odpowiednio, od 1:1 do 1: Kompozycja według wynalazku, korzystnie, zawiera cząstki metalu wybranego z grupy obejmującej cynk, miedź, cząstki metalu i substancji organicznej w stosunku wagowym, odpowiednio, od 1:1 do 1: Kompozycja według wynalazku, korzystnie, zawiera cząstki metalu o wielkości 0,001-5 mm. Kompozycja według wynalazku, korzystnie, zawiera zmieloną lub pociętą włóknistą substancję organiczną o wielkości cząstek 0, mm. W kompozycji według wynalazku, korzystnie, poszczególne składniki organiczne mieszaniny stanowią 0,1-99,9% wagowych. Kompozycja według wynalazku, korzystnie, zawiera włóknistą substancję organiczną uzupełnioną organicznym dodatkiem wybranym z grupy obejmującej węglowodany, kwasy organiczne, ścieki z wyrobu ziemniaków, wywar gorzelniczy i pozostałości z przerobu kawy lub substancję zawierającą azot wybraną z grupy obejmującej aminy, azotany lub ich mieszaniny. Kompozycja według wynalazku, korzystnie, zawiera dodatek organiczny w ilości 0,1-49% wagowych całkowitej mieszaniny organicznej. Niniejszy wynalazek zapewnia zatem nowy sposób dehalogenacji i rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w wodzie, osadzie lub glebie; sposób ten obejmuje dodanie do wody, osadu lub gleby mieszaniny włóknistych substancji organicznych, zdolnych do podtrzymywania wzrostu bakterii Iub grzybów, oraz rozdrobnionych pewnych wielowartościowych metali w ilościach dostatecznych do wytworzenia ujemnego potencjału utleniająco - redukującego, w wyniku czego powstają warunki sprzyjające redukcyjnej dehalogenacji i rozkładaniu chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających. Niniejszy wynalazek zapewnia również nową kompozycję, przydatną do dehalogenacji i rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, składającą się z włóknistych substancji organicznych, zdolnych do podtrzymywania wzrostu bakterii lub grzybów, i rozdrobnionych pewnych metali wielowartościowych, przy stosunku wagowym metalu do substancji organicznej rzędu, odpowiednio, od 1:1 do 1: Stwierdzono, że po połączeniu włóknistej substancji organicznej, zdolnej do podtrzymywania wzrostu bakterii i grzybów, z rozdrobnionymi niektórymi metalami wielowartościowymi, i dodaniu ich do gleby, wody lub osadu, zanieczyszczonego chlorowcowanymi organicznymi substancjami zanieczyszczającymi, powstaje środowisko o stabilnym ujemnym

6 potencjale utleniająco - redukującym, to znaczy środowisko redukujące, które sprzyja redukcyjnej dehalogenacji, przez co wzmaga rozkładanie lub rozpad chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających. Według niniejszego wynalazku zapewnia się sposób dehalogenacji chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających, obecnych w glebie, wodzie lub osadzie, poprzez co wzmaga się rozpad lub rozkładanie tych substancji zanieczyszczających. Sposób według niniejszego wynalazku obejmuje dodanie włóknistej substancji organicznej wraz z rozdrobnionymi pewnymi metalami wielowartościowymi do gleby, wody lub osadu, które mają być oczyszczone z substancji zanieczyszczających. Następnie inkubuje się tę mieszaninę w odpowiedniej temperaturze i warunkach wilgotności, sprzyjających wzrostowi drobnoustrojów beztlenowych, to znaczy zwykle w temperaturze między 0 a 60 C, korzystnie między 10 a 40 C, a najkorzystniej między 25 a 37 C, przy wilgotności wynoszącej, dla próbek gleby i osadu, zwykle ponad 50%, a korzystnie, wynoszącej 100% wodochłonności gleby lub osadu. W mieszaninie znajdować się muszą drobnoustroje; występują one na ogół zarówno w substancji organicznej, jak i w poddawanych obróbce, zanieczyszczonych: glebie, wodzie lub osadzie. Można ewentualnie wprowadzić dodatkowo drobnoustroje do zanieczyszczonej gleby, wody lub osadu, przed dołączeniem substancji organicznej, albo przed, w trakcie Iub po następczym okresie inkubacji. W czasie inkubacji kompozycja substancji organicznej i rozdrobnionego metalu wielowartościowego zapewnia środowisko o wzmożonych właściwościach redukujących, w którym chlorowcowane organiczne substancje zanieczyszczające poddawane są redukcyjnej dehalogenacji, w wyniku czego powstają niechlorowcowane związki organiczne, podatne na rozpad lub rozkładanie przez drobnoustroje naturalnie występujące w glebie, wodzie lub osadzie. W celu objaśnienia, lecz nie ograniczenia, zakłada się, że włókniste substancje organiczne dostarczają składników odżywczych drobnoustrojom tlenowym i ewentualnie beztlenowym. Wzrost drobnoustrojów powoduje zużywanie tlenu, co przyczynia się do powstawania warunków beztlenowych, które obniżają potencjał utleniająco-redukujący środowiska. Potencjał utleniająco-redukujący obniżyć można również, redukując związki takie, jak aminokwasy zawierające siarkę, i tym podobne, które mogą być obecne w substancji organicznej, oraz przez wykorzystanie zdolności redukującej rozdrobnionego metalu wielowartościowego. Środowisko takie sprzyja wzrostowi drobnoustrojów beztlenowych, których aktywność obniża i utrzymuje silnie ujemny potencjał utleniająco-redukujący, to znaczy stwarza warunki silnie redukujące, które sprzyjają reakcjom redukcyjnej dehalogenacji. Powstały w wyniku tego układ zawiera bardzo wiele nieorganicznych, biochemicznych i enzymatycznych układów utleniająco-redukujących, z których niektóre, lub wszystkie, wzmagają redukcyjną dehalogenację chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających. Po dehalogenacji organiczne substancje zanieczyszczające są zazwyczaj łatwiej rozkładalne, tak więc szybko ulegają rozkładowi lub rozpadowi w wyniku naturalnych procesów w środowisku, szczególnie jeżeli są następnie utrzymywane warunki tlenowe. Niniejszy wynalazek ma zastosowanie do różnych konkretnych włóknistych substancji organicznych, oczywiście pod warunkiem, że będą one rzeczywiście włókniste, że łatwo można je będzie zmieszać z zanieczyszczoną glebą, osadem lub wodą, oraz że będą zdolne do podtrzymywania wzrostu bakterii lub grzybów. Według autorów niniejszego wynalazku ważną jego cechą jest włóknistość substancji organicznej. Stwierdzono, że zastosowanie włóknistej substancji organicznej umożliwia absorbcję chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających do włóknistej struktury, w wyniku czego zwiększa się stopień usuwania substancji zanieczyszczających ze środowiska. Odpowiednie włókniste substancje organiczne są zwykle pochodzenia roślinnego; pochodzą np. z ziemiopłodów, resztek pożniwnych, krzewów i drzew, w tym również produktów ubocznych (np. trociny), trawy, chwastów i glonów. Korzystne może być mieszanie substancji roślinnych pochodzących z różnych źródeł, w zależności od zawartości biodostępnych składników odżywczych, na przykład od poziomu rozpuszczalnych cukrów, węglowodanów i/lub aminokwasów; fizycz-

7 nej budowy substancji organicznych, to znaczy pola powierzchni/wielkości cząsteczki i/lub własności chemicznych (na przykład stosunku w niej węgla do azotu, który zazwyczaj wynosi mniej niż 50 : 1, korzystnie mniej niż 25 : 1, a najkorzystniej około 10 : 1). Szczególnie korzystne są substancje roślinne o wysokiej zawartości azotu, na przykład, szczególnie korzystne jest zastosowanie substancji roślinnej pochodzącej z roślin strączkowych paszowych. Zamiast tego można uzupełnić substancję roślinną materiałem zawierającym azot, takimi jak aminy, azotany itd, na przykład azotan amonowy, mocznik, azotan wapniowy itp. oraz, chociaż nie wyłącznie, ich mieszaniny. Substancję roślinną można również uzupełniać innymi włóknistymi Iub niewłóknistymi substancjami organicznymi, będącymi prostymi źródłami węgla, jak węglowodany, cukry, kwasy organiczne, jak na przykład kwas mlekowy, oraz tym podobne i ich mieszaniny; oraz złożone substancje organiczne, w tym osad kanalizacyjny, ścieki z przerobu ziemniaków, melasa, wywar gorzelniczy, pozostałości kawy; oraz tym podobne i ich mieszaniny. Włóknistą substancję organiczną, korzystnie, tnie się lub miele aż do uzyskania małych cząstek w celu zwiększenia pola eksponowanej powierzchni i poprzez to uzyskania większej styczności ze składnikami gleby i większej absorbcji chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających. Wielkość cząstki włóknistej substancji organicznej nie jest sama w sobie krytyczna dla wynalazku, pod warunkiem oczywiście, że cząstki takie można łatwo zmieszać z zanieczyszczoną glebą; grubość ta waha się zwykle od 0,001 mm do 35 mm. Cząstki włóknistej substancji roślinnej mogą być stosowane w zanieczyszczonym środowisku w dawkach od 0,5% do 50% (wagowo) suchej gleby, suchego osadu lub wody. Do odpowiednich do zastosowania w niniejszym wynalazku rozdrobnionych metali wielowartościowych należą takie rozdrobnione metale wielowartościowe, które mogą być naprzemiennie utleniane i redukowane w normalnych warunkach środowiska i których przeciętna średnica cząstek jest rzędu od 0,001 mm do 5 mm. Najkorzystniejszymi metalami są: żelazo, magnez i ich mieszaniny, ze względu na ich dość małą toksyczność i dobre zdolności redukujące. Metale te można stosować w ilości 50 mg do 5000 mg na kg wody lub kg suchej masy gleby lub osadu, korzystnie 250 mg do 2500 mg na kg wody lub kg suchej masy gleby Iub osadu. Do innych korzystnych metali wielowartościowych, możliwych do zastosowania w niniejszym wynalazku, należą cynk, miedź, kobalt, nikiel i ich mieszaniny. Jednakże z powodu stosunkowo dużej toksyczności tych metali dodaje się ich zwykle w mniejszych ilościach, niż w przypadku żelaza lub magnezu; zazwyczaj rzędu 1 do 1000 mg na kg wody lub kg suchej masy gleby lub osadu, korzystnie 10 do 100 mg na kg wody lub kg suchej masy gleby lub osadu. Korzystne jest również zastosowanie w niniejszym wynalazku mieszanin różnych rozdrobnionych metali. Niektóre układy utleniająco-redukujące, jak na przykład układy oparte na porfirynach, tworzą związki kompleksowe z żelazem, podczas gdy inne, takie jak koryny, tworzą związki kompleksowe z kobaltem. Tak więc korzystne może być wprowadzanie do niektórych zanieczyszczonych środowisk kompozycji metali wielowartościowych, na przykład mieszaniny żelaza i kobaltu. W celu dalszego wzmożenia reakcji rozkładania można ewentualnie wprowadzać drobnoustroje, o których wiadomo, że odchlorowują i/lub rozkładają chlorowcowane organiczne substancje zanieczyszczające, w tym również ich produkty uboczne. Skuteczne stężenie drobnoustrojów waha się od 102 do 109 komórek na kg wody lub kg suchej masy gleby lub osadu. Inne wykonanie niniejszego wynalazku polega na wstępnej inkubacji mieszaniny substancji organicznej i rozdrobnionego metalu i, ewentualnie, drobnoustrojów, w celu zwiększenia początkowej zdolności redukującej mieszaniny i zapewnienia wyższej zawartości drobnoustrojów; następnie mieszaninę tę wprowadza się do zanieczyszczonego środowiska. Wykonanie to wykazuje szczególne zalety przy obróbce zanieczyszczonego środowiska, w którym substancje zanieczyszczające są toksyczne dla drobnoustrojów, poprzez zwiększenie zawartości pożądanych gatunków drobnoustrojów przed ich wprowadzeniem do zanieczyszczonego środowiska.

8 Korzystna może być obróbka zanieczyszczonej wody, osadu lub gleby mieszaniną włóknistych substancji organicznych, zdolnych do podtrzymywania wzrostu bakterii lub grzybów, i rozdrobnionego metalu wielowartościowego. Tak więc, według tej cechy charakterystycznej wynalazku, otrzymuje się kompozycję przydatną do dehalogenacji i/lub rozkładania chlorowcowanych organicznych substancji zanieczyszczających obecnych w wodzie, glebie lub osadzie, przy czym w skład tej kompozycji wchodzi mieszanina włóknistej substancji organicznej, zdolnej do podtrzymywania wzrostu bakterii lub grzybów, i rozdrobniony metal wielowartościowy, przy stosunku wagowym rozdrobnionego m etalu do substancji organicznej zawierającym się, odpowiednio, między 1:1 a 1: Dla rozdrobnionych metali wielowartościowych takich, jak żelazo, magnez lub ich mieszaniny, stosunek wagowy rozdrobnionego metalu do substancji organicznej, korzystnie, zawiera się, odpowiednio, między 1 :1 a 1:10000, a dla rozdrobnionych metali wielowartościowych takich, jak cynk, miedź, kobalt, nikiel lub ich mieszaniny, stosunek wagowy rozdrobnionego metalu do substancji organicznej, korzystnie, zawiera się, odpowiednio, między 1:10 a 1: Następujące przykłady mają za zadanie zilustrować wynalazek według zasad niniejszego wynalazku, lecz nie mają na celu ograniczenia w żaden sposób jego zakresu, który określony jest w załączonych zastrzeżeniach. Wszystkie części i procenty wyrażone są wagowo, chyba że wskazano inaczej. Przykład I. Redukcyjne procesy dehalogenacji, zarówno mikrobiologiczne, jak i biologiczne, wymagają stworzenia środowiska redukującego. Przeprowadzono doświadczenie, mające na celu wykazanie zdolności różnych substancji, stosowanych do obróbki gleby, do wytwarzania i utrzymywania ujemnego potencjału utleniająco-redukującego. Substancje stosowane do obróbki gleby starannie zmieszano z wysuszoną, przesianą glebą, doprowadzoną uprzednio do 100% wodochłonności. Wyniki w tabeli poniżej wykazują, że kompozycja żelaza i substancji organicznej utrzymuje bardziej ujemny potencjał utleniająco-redukujący przez dłuższy okres, niż samo żelazo lub sama substancja organiczna. Połączenie to także umożliwia zastosowanie do obróbki gleby mniejszej ilości substancji. Skuteczność włóknistej substancji organicznej i metali wielowartościowych w wytwarzaniu i utrzymywaniu w glebie środowiska redukującego Potencjał utleniająco-redukujący (mv) Obróbka 1 dzień inkubacji w temp. 25 C 62 dni inkubacji w temp. 25 C Bez obróbki Żelazo (2,5 mg/kg gleby) NLA (100 mg/kg gleby) NLA + żelazo (50 g/kg + 0,25 g/kg) NLA + żelazo (50 g/kg + 2,5 g/kg) NLA + żelazo (100 g/kg = 0,25 g/kg) NLA + żelazo (100 g/kg + 2,5 g/kg) LA (50 g/kg gleby) LA + żelazo (25 g/kg + 0,25 g/kg) LA + żelazo (25 g/kg + 2,5 g/kg) LA + żelazo (50 g/kg + 0,25 g/kg) LA + żelazo (50 g/kg + 2,5 g/kg) NLA = dodatek substancji pochodzącej z roślin niestrączkowych (słoma pszeniczna) LA = dodatek substancji pochodzącej z roślin strączkowych paszowych (lucerna) Przykład II. Oceniano skuteczność różnych substancji, stosowanych w obróbce, co do dehalogenacji i rozkładania próbek gleby, zanieczyszczonej chlorowanymi pestycydami. Substancje te starannie zmieszano z próbkami wysuszonej, przesianej gleby, doprowa-

9 dzonymi uprzednio do 100% wodochłonności. W poniższej tabeli przedstawiono wyniki po około jednym miesiącu inkubacji w laboratorium w temperaturze otoczenia. Chlorowany Kontrola Samo żelazo Samo LA LA i żelazo Samo NLA NLA i żelazo pestycyd Dieldryna 100% 75% 48% 34% 48% 33% Endryna 100% 100% 64% 51% 73% 28% Kontrola = bez obróbki LA = dodatek pochodzący z roślin strączkowych (lucerna), dodany w ilości 5% (wagowo, suchej gleby) NLA = dodatek pochodzący z roślin niestrączkowych (słoma pszeniczna), dodany w ilości 10% (wagowo, suchej gleby) Żelaza dodano w ilości 2,5 g/kg gleby (do NLA) i 0,25 g/kg gleby (do LA). Początkowe stężenie dieldryny wynosiło 11,6 ppm, a endryny - 7,69 ppm. W poddanej obróbce substancji stałej zmierzono potencjał utleniająco-redukujący, będący wskaźnikiem warunków beztlenowych i środowiska redukującego. Pierwszym etapem rozkładu w warunkach beztlenowych jest zwykle redukcyjne odchlorowywanie. Ponieważ ubytku pestycydów nie można było przypisać pełnej mineralizacji, co wykazały doświadczenia z użyciem pestycydów znakowanych 14C, to znaczy, że pierwotne związki pestycydowe musiały zostać w znacznym stopniu rozłożone. Przykład III. Powtórzono procedurę z przykładu I z tą różnicą, że testowane próbki gleby pochodziły z innego miejsca, zawierającego DDT. W wyniku dodania 10% (wagowo) NLA uzyskano 61% ubytek DDT, natomiast dodanie ponadto 2,5 g żelaza na kg gleby do substancji stosowanej do obróbki dało w wyniku 86% ubytek DDT.

10 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł