UNIVERZITET U TUZLITEHNOLOŠKI FAKULTET

ZAVRŠNI RADPrvog ciklusa studija

FITOREMEDIJACIJA ODLAGALIŠTA ŠLJAKE I PEPELA DIVKOVIĆI II

Mentor:Dr.sc. Abdel Đozić, docent

Student:Irma Nuhbegović

Tuzla, novembar 2014. godine

Zaključak

Fitoremedijacija odlagališta šljake i pepela Divkovići II

Odlagalište šljake i pepela Divkovići II

Teoretski dio

Uvod

SADRŽAJ

UVOD

INTRODUCTION

INDUSTRIJA

URBANI RAZVOJ

NERACIONALNO ISKORIŠTAVANJE

RESURSA

ZANEMARIVANJE OGRANIČENOSTI

EKOSISTEMA

ZAGAĐENJE OKOLINE

Projekti ProgramiPlanovi Politike

VAZDUHVODAZEMLJIŠTE

Zdravlje ljudiEkosistemiPrirodna dobraKulturna dobra

Integralni model upravljanja zaštitom životne sredine

TEORETSKI DIO

Priča o Černobilu

25 – 26 aprila 1986• bivši SSSR, sada Ukrajina• najznačajnija industrijska nesreća u povijesti čovječanstva

• oslobođeno 100x više zračenja nego kad su bačene atomske bombe na Hiroshimu i Nagasaki• 30 ljudi je umrlo odmah• u radijusu od 30 km 135000 ljudi je evakuirano• kontaminacije otkrivene u području od 100 km• 70 % kontaminacije nalazi se u Bjelorusiji• 22 % područja Bjelorusije kontaminirano je s radionuklidom 137Cezij (više od 1 Ci/km2)• radijacija se proširila po velikom dijelu Skandinavije, Poljske i baltičkih zemalja kao i sjeverne Njemačke, Švicarske, sjeverne Francuske i Engleske

POSLJEDICE ČERNOBILSKE KATASTROFE• 137Cezij deponiran u tlu održat će se godinama u površinskim slojevima tla;• šume su još uvijek teško onečišćene → korijenje, iglice i lišće čuvaju radijaciju kao filter;• u glinenim i pjeskovitim tlima migracija cezija prema dole je jako spora;• onečišćivači iz tla dolaze na površinu pomoću biljaka – 137cezij, – 90stroncij, – 238plutonij, – 129jod• divlje i domaće životinje hrane se takvim onečišćenim biljkama → onečišćivači se nakupljaju u mesu i mlijeku tih životinja;• u rijekama i jezerima na onečišćenom području → radijacija koncentrirana u sedimentima → ribe koje obitavaju na dnu također su onečišćene;• ljudi konzumiraju onečišćenu ribu, mlijeko i ostale mesne proizvode.

Planeta Zemlja 26.aprila 1986 g.

Prehrambeni lanac

Dr. Ilya Raskin

Rutgers University

BiotechnologyCenter

• Upotreba biljaka da se ukloni zagađenje iz sistema

Hiperakumulacija je genetička ili fiziološka sposobnost biljaka da akumuliraju i translociraju teške metale u nadzemni izdanak u koncentraciji mnogo višoj nego u zemljištu i korijenu.

“Hiperakumulatorima” nazivamo sve one vrste koje su u stanju da akumuliraju preko 1 g metala/g suhe mase biljaka za Co, Cu, Cr, Pb, Ni ili 10g/g za Mn i Zn.

Fitoremedijacija• Porijeklo riječi– “Phyto” (grčki) → biljka– “Remedium” (latinski) →ponovno uspostavljanje ravnoteže u prirodi

METODA ZAGAĐIVAČI TIPIČNE BILJKEFitotransformacija Nitrati, amonijak,

fosfatiDrveće salix familije :- Topola- VrbaTraveLeguminoze

Fitostabilizacija Pb, Cd, Zn, As, Cu, Cr, Se, U

Drveće salix familijeTrave sa žilastim korijenom

Fitoekstrakcija Pb, Cd, Zn, Ni i Cu Indijska slačicaSuncokretHiperakumulatori

Fitovolatilizacija Se, As, Ag Indijska slačicaAkvatične biljkeDrveće salix familije

Prekrivač deponije Metali, amonijak, nitrati

TraveTopole/Vrbe

Osobine idealne biljke za fitoremedijaciju

Odabir biljaka• biljne vrste trebaju imati odgovarajuće karakteristike za rast

pod uvjetima onečišćenog mjesta

Brzina rasta• brzi rast smanjuje vrijeme potrebno za postizanje velike

količine biomase• velike količine biomase i korijenskog sistema ubrzavaju

fitoremedijaciju

Vrsta korijena• vlaknasti korijenski sistem ima brojne fine korijene raširene

kroz tlo koji omogućuju maksimalni kontakt s tlom

Dubina rasta korijena• nedrvenaste biljke: 30 – 60 cm• korijenje drveća: manje od 3 – 6 m

I. Pregled literatureuspjeh sadašnjih projekataprimjenjivost na tlo i klimatske uvjeteproučavanje odgovarajućih biljaka

IIA. Odabir biljakavrste tolerantne na klimatske uvjeteprirodno nastanjene ili donesenesposobnost uklanjanja onečišćivača

IIB. Uvjeti na onečišćenom mjestupregled i analiza biljakapregled i analiza tla

III. Studije rastaoptimiranje varijabli rasta biljkeobjašnjenje mehanizma razgradnjerazvoj protokola za procjenu polja

IV. Pokusi na poljuuspostava dugoročnih istraživačkih zemljištaprocjena učinkovitosti fitoremedijacije

Prednosti fitoremedijacije

smanjeni rizik (in situ postupak)jeftinija u usporedbi s ostalim konvencionalnim metodama (1/10)prirodna metoda, estetski ugodnijaminimalni utjecaj na zemljište → stabilizira tlosmanjena mogućnost prenošenja onečišćivača vjetromsmanjena erozija tlasmanjeno ispiranje onečišćivačahiperakumuliranje onečišćivača → smanjene količine toksičnog otpadaprimjenjiva za širok niz onečišćivačaviše vrsta onečišćivača može se ukloniti istom vrstom biljakasluži za uklanjanje anorganskih i organskih tvarimoguće recikliranje metala (eng. Phytomining)

Nedostaci fitoremedijacije

ograničena na zone korijenazahtjeva prostor i vrijemeovisna o klimatskim uvjetimaniska stopa uklanjanja i teškoća postizanja prihvatljivog postotka dekontaminacijemoguć uticaj na hranidbeni lanackontaminirana biljka također opasni otpadnepotpun metabolizammoguće povećanje bioraznolikosti toksičnih onečišćivača mogućnost širenja onečišćenja opadanjem lišćabiljke koje su proučavane i koje se koriste ne mogu rasti bilo gdjeza neke metale nisu poznate hiperakumulirajuće biljkesmanjenje aktivnosti tokom zimskih mjesecivisoke koncentracije onečišćivača mogu biti toksične za biljkuprodukti razgradnje mogu biti štetniji od početnog onečišćivača

ODLAGALIŠTE ŠLJAKE I PEPELA DIVKOVIĆI II

Termoelektrana Tuzla

Odlaganje šljake i pepela

Posljedice odlaganja šljake i pepela

Kontekst i posljedice odlaganja pepela

Negativni uticaj odlaganja pepela: • Promjene u hidrološkom sistemu, i u smislu redefiniranja podzemnih tokova i njihovog hemijskog sastava• Zagađenje obližnjih površinskih voda,• Potencijalno zagađenje podzemnih voda, posebno izvora slatke vode;• Zagađenje zraka i odlaganje čestica pepela;• Uvođenje zagađujućih supstanci kao što su teški metali u ekosisteme i potencijalno dospijevanje ovih zagađujućih supstanci u lanac ishrane.

Korištenje vode (m3/s)

Voda koja ulazi u Termo-

elektranu

Količina koja se koristi za transport šljake i

pepela

Količina za proizvodnju

“DEMI” i “DECA” vode (isparavanje)

Potrošnja za druge

tehnološke potrebe

Neidentificirani gubici

Ukupna suma

korištenih količina

0.500 0.315-0.105Rec.=0.210 0.215 0.06 (0.0165) 0.015 0.500

Dnevna potrošnja vode (m3/danu)

43200 27216-9072Rec.=18144 18576 5184 (14256) 1296 43200

Rec. = količina vode koja se recirkulira ; DEMI = demineralizirana voda za proizvodnju pare ;DECA = dekarbonizirana voda za hlađenje.

Potrošnja vode u TE Tuzla

Otpadne vode

Rezultati pokazuju veoma visoke pH vrijednosti za:vode kojima se transportuje pepeo (12), procjedne vode iz deponije (10.5) i vode iz bušotine (10),

kao i povišene vrijednosti elektro-provodljivosti.

Analiza je pokazala da ekstremno alkalne vode koje se koriste za transport pepela uništavaju kako bentičku, tako i faunu riba.

Apsolutno odsustvo kisika u tijelu odlagališta stvara takozvane “redukcione uvjete”, što dovodi do redukcije pojedinih metala.

FITOREMEDIJACIJA ODLAGALIŠTA ŠLJAKE I PEPELA DIVKOVIĆI II

Rb. Parametar Sadržaj, %1. SiO2 47,24

2. Al2O3 18,47

3. Fe2O3 7,90

4. CaO 9,905. MgO 2,796. SO3 1,37

7. H2O 33,0

8. SiO2+ Al2O3+ Fe2O3 73,61

9. gubitak žarenjem 10,33

Hemijski sastav šljake i pepela:

Karakteristike šljake i pepela: preko 80% jedinjenja silicijevog, aluminijevog i željeznog oksida, od toga silicijevog oksida ima preko 50%. Ove komponente su inertne na dejstvo vode. visoka koncentracija rastvorljivih soli alkalne prirode. Značajan izvor alkaliteta predstavljaju manje količine karbonata u uglju. sastoje se od sitnih sivih ili bjeličastih čestica, veličine od 2-0,06 mm. Po teksturnoj oznaci to je sitni pijesak, čiji se udio kreće od 86,56 do 96, 08 %. Sadržaj praha i gline je vrlo mali i kreće se od 1 do 4 %.

Zaključujemo:

- Šljaka i pepeo se mogu porediti sa finim pijeskom i muljem zbog čega su podložni eroziji.- Vrijednost specifične težine je promjenljiva posljedica heterogenosti uglja i režima sagorijevanja, te učešća pojedinih frakcija silicija, željeza i aluminija. - Ovo su elementi sa slabom adsorptivnom sposobnošću za vodu i hranljive elemente, te nepovoljni za ukorijenjivanje drvenastih kultura u prvim godinama razvoja.

As 7.8921B 147.76

Cd 0.2421Co 29.330Cr 261.84Cu 121.58Hg 26.697Mn 268.94Mo 0.3176Ni 470.61P 0.6544

Pb 0.7378Se 0.4821V 75.559Zn 150.37

Ukupno metala

1563.012

As B Cd Co Cr Cu Hg V Mo Ni Zn Pb0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500 Pepeo Dozvoljeno

Element

Konc. (mg/kg)

Koncentracija metala u šljaci i pepelu

Dodavanje komposta zemljištu - Kompost proizveden od organskih ostataka komunalnog i industrijskog otpada, kao dodatak pepelu za poboljšanje plodnosti supstrata radi uspostavljanja vegetacijskog pokrivača na golim odlagalištima i spriječavanja erozije prašine.

Bez tretmana 1 l/m2

10 l/m2 20 l/m2

Izbor biljaka i podloge na kojima rastu

Pregled rezultata studije u stakleniku, vezano za unos metala u lokalno uzgojenim usjevima

Analiza: Elementi iznad prosjeka:

Čisti pepeo As, B, Cr, Cu, Ni

Grah As, B, Cr, Cs, Se, Mo, Ni, Pb, Co, Cu

Lucerka As, B, Cr, Cs, Se, Mo, Ni

Ječam As, B, Cr, Cs, SeU skladu sa ovim rezultatima, najviše preporučena žitarica na lokacijama odlagališta pepela je ječam, sorta Tvrtko.Druge sorte ječma (Knin i Tomislav), lucerke (različite sorte „Mirna“) i grah uzimaju više zagađujućih supstanci.

Sistemi rotacije usjeva

Obrada tla i oranje iniciraju pukotine u tlu izbijanje pepela na površinu tla.

Dvije ključne stvari će doprinijeti sigurnosti uzgoja:• Sprečavanje oranja na odlagalištima;• Osiguravanje pokrivenosti površine tokom toplog perioda godine, čime će

se spriječiti disperzija prašine.

Preporučuju se biljke koje ne zahtijevaju oranje.

Dvije alternative rotacije, koje bi mogle biti upotrijebljene, od proljeća do zime:1. lucerka – lucerka – lucerka – ozima pšenica2. crvena djetelina – crvena djetelina – zimski ječam – zob (koji zahtijeva da bude posađen sa crvenom djetelinom u proljeće).

Vjetrozaštitni pojas i mjere za uređenje terena

-Prevencije disperzije prašine sa odlagališta pepela.

Uzimajući u obzir karakteristike zemljišta, preporučuje se upotreba sadnica topole (Populus alba) i lješnjaka (Corylus Avellana).

Pošumljavanje topolama bi donijelo dodatne koristi kao što su:-sječa drveća i proizvodnja ogrijeva;-dramatično unapređenje samog pejzaža;-zaustavljanje disperzije pepela;-mogućnost za atraktivniju i zdraviju upotrebu zemljišta.

Primjer vjetrozaštitnog pojasa od stabala

Sadnice topole će biti zasađene u četiri reda. Redovi ce biti okomiti u odnosu na dominantni smjer vjetra 1. Razmak između svakog reda i između drveća bi trebao iznositi 6 metara. Svaki drugi red će biti pomjeren u stranu za tri metra kako bi drveće bilo poredano u vidu trouglova, pružajući na taj način bolju pokrivenost. Sadnice lješnjaka bit će posađene na onoj strani u čijem smjeru dolazi vjetar, u dva reda, takođe pomjeren u stranu sa međusobnim razmakom od 6 metara. 277 stabala/ha, dvije trećine topole i jedna trećina lješnjak.

ZAKLJUČAK

Fitoremedijacija nudi jeftinu, nenametljivu i siguranu alternativu konvencionalnim tehnikama čišćenja kontaminiranih terena. Korištenjem sposobnosti određenih vrsta drveća, žbunja i trava da uklanjaju, degradiraju i imobilišu opasne materije može se smanjiti rizik od kontaminacije zemljišta, muljeva, sedimenata, podzemnih i površinskih voda.

Prilikom upotrebe zemljišta i nanošenja slojeva različitih vrsta tla, treba voditi računa u koju svrhu se to zemljište želi koristiti. Ukoliko bi se odlagališta pepela koristila u poljoprivredne svrhe ili kao pašnjaci, u narednih 20 godina i više, postoji veliki rizik za prenošenje zagađujućih supstanci u lanac ishrane.

Za početak bi bila poželjna upotreba usjeva koje je moguće plitko zasađivati, tj. na tankom sloju tla, koji ne zahtijevaju obrađivanje i duboko kopanje. Alternativno, primjena dodataka pepelu (nezagađenih organskih materijala) može pomoći u uspostavi vegetacijskog pokrivača za veoma kratko vrijeme, kako bi se spriječila disperzija ugljenog pepela.

HVALA NA PAŽNJI!