Kalkulator badań gruntu
Badanie gruntu -
ile to kosztuje?

Zeolity a remediacja metali w środowisku gruntowo-wodnym

14.01.2021

Sylwia Janiszewska, Remea Sp. z o.o.

Grunt jest kluczowym składnikiem naturalnych ekosystemów, a odpowiednia równowaga środowiskowa zależy w dużej mierze od jego właściwości. Niestety, wskutek antropogenicznej działalności człowieka, stan środowiska przyrodniczego uległ znacznemu pogorszeniu, co wpłynęło niekorzystnie na jego jakość, a tym samym na powierzchnię ziemi. Działalność człowieka sprawiła, że w ośrodku gruntowo-wodnym skumulowały się różnego rodzaju zanieczyszczenia środowiska przyrodniczego, których przekroczenia stały się przyczynami wielu problemów ekologicznych. W polskim ustawodawstwie rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016r. dot. sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi wskazuje wiele rodzajów zanieczyszczeń powierzchni ziemi, a jedną z grup są metale i półmetale tzw. metaloidy. Zanieczyszczenia środowiska metalami ciężkimi w podłożu gruntowym stanowią poważny problem zarówno w stosunku do środowiska naturalnego, jak i zdrowia człowieka, a ich trwały charakter jest szczególnie niebezpieczny i niepożądany.

W wyniku podnoszenia się świadomości społeczeństwa na temat ochrony przyrody, zaczęto poszukiwać innowacyjnych rozwiązań wykorzystywanych do remediacji metali, aby zneutralizować wpływ metali ciężkich na środowisko gruntowo-wodne. Wśród nich, swoje zastosowanie znalazły sorbenty, czyli substancje zdolne do pochłaniania innych związków, dzięki czemu możliwa jest detoksykacja gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi, co skutecznie zmniejsza skażenie środowiska metalami ciężkimi. Sorbenty zostały zróżnicowane i podzielone, ze względu na ich budowę, charakter chemiczny, materiał z którego są zbudowane oraz ich pochodzenie. Dzięki odpowiedniemu wykorzystaniu sorbentów w podłożu gruntowo-wodnym, dochodzi do zajścia procesu stabilizacji, w wyniku czego rozpuszczalność oraz mobilizacja zanieczyszczeń maleją, a tym samym zanika problem niechcianych związków w środowisku. To skuteczne przeciwdziałanie zanieczyszczeniom środowiska.

Przykładem sorbentów wykorzystywanych do zmniejszania mobilności metali i jednocześnie do ich remediacji w podłożu gruntowo-wodnym są zeolity. Zeolity, stanowią grupę glinokrzemianów, oraz reprezentują sorbenty pochodzenia nieorganicznego. Zbudowane są z kanalikowatych przestrzeni, a ich działanie powoduje powstanie wysokiej pojemności sorpcyjnej w gruncie. Unikalna konstrukcja kanałów czy wnęk zeolitów, powoduje, że duża powierzchnia wewnętrzna jest dostępna dla różnych reakcji chemicznych. Wyróżniamy zeolity naturalne oraz zeolity syntetyczne. Liczne badania naukowe wykazały, że zastosowanie zeolitów syntetycznych w porównaniu do naturalnych ma wyższą zdolność do wymiany kationów, co wpływa na osiągniecie lepszych właściwości sorpcyjnych gleb, co tym samym zmniejsza zarówno zanieczyszczenie środowiska wodnego, jak i zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi. W miarę wzrostu pojemności sorpcyjnej podłoża gruntowo-wodnego, wzrasta zdolność do wymiennego wiązania jonów w gruncie, co jest pożądanym zjawiskiem - mającym na celu oczyszczanie gleb z metali ciężkich. Zeolity przyciągają jony metali, a następnie zamykają je w swojej strukturze. Dzięki temu, środowisko gruntowo-wodne jest uwalniane od niechcianych związków, a jego walory przyrodnicze zostają przywrócone. Ponadto, w celu poprawy właściwości fizykochemicznych zeolitów, poddaje się je zabiegom, dzięki którym ich powierzchnia będzie modyfikowana. Zeolity zarówno te naturalne jak i syntetyczne, określane są jako niedrogie materiały o wysokiej zdolności sorpcji zanieczyszczeń kationowych.

W 2020 roku wykona została pierwsza remediacja gleby w Polsce, w której wykorzystano naturalne zdolności zeolitów. Na skutek działań przemysłowych, w podłożu nagromadziły się wysokie stężenia związków takich jak arsen, bar czy rtęć, których liczba zagrażała nie tylko przyrodzie, ale i mieszkańcom. Podczas pilotażowych testów, osiągnięto czterokrotną redukcję metali w stosunku do pierwotnych wartości co umożliwiło wykorzystani etapu metody do etapu decylowego remediacji.

Nowe sposoby ochrony środowiska przed zanieczyszczeniami oraz metody oczyszczania środowiska gruntowo-wodnego z różnych zanieczyszczeń są wciąż opracowywane a dzięki postępowi technicznemu, stają się coraz bardziej innowacyjne, efektywniejsze oraz przyjazne środowisku. Związki takie jak sorbenty i tym samym zeolity, działają w sposób bezinwazyjny, bowiem nie są w stanie narazić przyrody na degradację czy niepożądane działanie, a jedynie neutralizują wpływ metali ciężkich na organizm człowieka oraz szkodliwość metali ciężkich na środowisko przyrodnicze. W dzisiejszych czasach, kiedy na pierwszym miejscu stawiane jest środowisko - a konkretniej zapobieganie i przeciwdziałanie zanieczyszczeniom środowiska - technologie takie jak ta, są przyszłością remediacji, zarówno w kraju, jak i na świecie.

Literatura:
[1] Riegert D., Radwan K., Suchorab P., Rakowska J., 2014, Charakterystyka podstawowych właściwości fizycznych wybranych sorbentów mineralnych, MATERIAłY CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 66, 2, 115-120
[2] Malina G., Likwidacja zagrożenia środowiska gruntowo-wodnego na terenach zanieczyszczonych, wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007
[3] Meduni´c G., Kumar Singh P., Lata Singh A., Rai A., Rai S., Kumar Jaiswal M., Obrenovi´c Z., Petkovi´c Z., Janeš M., 2019, Use of Bacteria and Synthetic Zeolites in Remediation of Soil and Water Polluted with Superhigh-Organic-Sulfur Raša Coal (Raša Bay, North Adriatic, Croatia), Water, 11, 1419