Agnieszka Medyńska-Juraszek, Irmina Ćwieląg-Piasecka 1, Piotr Chohura 2 1 Instytut Nauk o Glebie i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu ul. Grunwaldzka 53, 50-357 Wrocław 2 Katedra Ogrodnictwa, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, pl. Grunwaldzki 24a, 53-363 Wrocław Możliwość wykorzystania biowęgla w rekultywacji gleb zanieczyszczonych Tytuł prezentacji metalami ciężkimi 05-06.06.2017, Rawa Mazowiecka II Konferencja Biowęgiel w Polsce
Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi jako wyzwanie Dodatek do gleb wprowadzany do gleb w celu remediacji zanieczyszczeń powinien zapewnić długotrwałe działanie ograniczające dalszą migracje zanieczyszczeń do wód i łańcucha pokarmowego. Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi ma charakter lokalny i dotyczy głównie terenów przyległych oraz zajętych pod górnictwo i przetwórstwo rud metali nieżelaznych. Metale ciężkie nie podlegają procesom biodegradacji, a ich trwałość w środowisku glebowym jest bardzo duża, co stanowi duże wyzwanie w poszukiwaniu odpowiednich metod remediacji gleb.
Mechanizmy ograniczania dostępności metali ciężkich po wprowadzeniu dodatku biowęgla do gleby regulacja odczynu wzrost pojemności sorpcyjnej wzrost zawartości rozpuszczalnego węgla organicznego (DOC) ko-precypitacja, adsorpcja, wiązanie, kompleksowanie na i w strukturze biowęgla? stymulowanie podstawowych właściwości gleby, rozwoju mikroorganizmów glebowych stwarzanie odpowiednich warunków do rozwoju roślin (fitoremediacja) Źródło: www.nature.com
4 Zatrzymywanie zanieczyszczeń Biowęgiel produkowany w temperaturze 300-400 C Biowęgiel produkowany w temperaturze 600 C Źródło: Dong i in. 2013 Environ. Sci. Technol., 47, 12156 12164
Sorpcja na powierzchni biowęgla Źródło: A review of biochars potential role in the remediation, revegetation and restoration of contaminated soils L. Beesley et al. / Environmental Pollution 159 (2011) 3269e3282
Formosa Mine Superfund Site w stanie Oregon, USA http://blogs.oregonstate.edu
Kopalnia arsenopirytu w Czarnowie, woj. dolnośląskie http://moj-dolnyslask.blogspot.com
Wydobycie i przeróbka rud miedzi www.kghm.pl
Doświadczenie wazonowe Gleby pobrane do doświadczenia pochodziły z poziomów powierzchniowych (0-30 cm) gruntów położonych w sąsiedztwie huty miedzi w województwie dolnośląskim. Rodzaj gleby Skład granulometryczny ph Corg % Metale całkowite mg/kg Cu Pb Zn Cd Ni Cr As HMG Piasek słabogliniasty 4,9 0,98 321 174 29 1,9 7 19 12 Zawartości metali ciężkich zostały przeanalizowane na spektrometrze MP AES 4200 firmy Agilent.
Doświadczenie wazonowe
Wpływ na odczyn gleby ph 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Kontrola 5% BC 10%BC
% % % % Dostępność metali ciężkich po ekstrakcji 0,11 M kwasem octowym Zn Cu 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 Kontrola 5% BC 10%BC 0 Kontrola 5% BC 10%BC Pb Cd 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0 Kontrola 5% BC 10%BC 0 Kontrola 5% BC 10%BC
% Ekstrakcja sekwencyjna metali ciężkich wg. BCR 100 90 80 70 60 Zn 50 40 30 20 10 0 Gleba kontrola Gleba + 5% BC Gleba + 10% BC Frakcja wymienna Frakcja związana z materią organiczną Frakcja związana z FeO i MnO Frakcja rezydualna
% Ekstrakcja sekwencyjna metali ciężkich wg. BCR 100 90 80 70 60 Cu 50 40 30 20 10 0 Gleba kontrola Gleba + 5% BC Gleba + 10% BC Frakcja rezydualna Frakcja związana z materią organiczną Frakcja związana z FeO i MnO Frakcja wymienna
% Ekstrakcja sekwencyjna metali ciężkich wg. BCR 100 90 80 70 60 Pb 50 40 30 20 10 0 Gleba kontrola Gleba + 5% BC Gleba + 10% BC Frakcja rezydualna Frakcja związana z FeO i MnO Frakcja związana z materią organiczną Frakcja wymienna
% Ekstrakcja sekwencyjna metali ciężkich wg. BCR 100 Cd 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Gleba kontrola Gleba + 5% BC Gleba + 10% BC Frakcja rezydualna Frakcja związana z materią organiczną Frakcja związana z FeO i MnO Frakcja wymienna
Wnioski 1) Efekt immobilizacja metali ciężkich poprzez dodatek biowęgla zależy od szeregu podstawowych właściwości gleby takich jak: skład granulometryczny, zawartość węgla organicznego, odczynu, pojemności sorpcyjnej gleby. 2) Najlepsze efekty uzyskujemy stosując biowęgiel glebach piaszczystych o odczynie kwaśnym. 3) Efekt immobilizacji po zastosowaniu dodatku biowęgla zależał od analizowanego pierwiastka. W przypadku Cu i Zn, dodatek biowęgla powodował zwiększenie dostępności metalu w glebie, podczas gdy dostępność Pb i Cd zmalała. 4) Jednym z potencjalnych mechanizmów immobilizacji metali ciężkich po zastosowaniu dodatku biowęgla jest wzrostu ph gleby. 5) Analiza BCR wykazała, że w przypadku takich pierwiastków jak Pb i Cd, które wykazują duże powinowactwo do glebowej materii organicznej, dodatek biowęgla powoduje silniejsze kompleksowanie tych pierwiastków i obniżenie ich dostępności.
Dziękuję za uwagę