Rekultywacja i bioremediacja terenów zanieczyszczonych metalami ciężkimi

określana jako użycie biologicznych

układow w celu redukcji wielkości

zanieczyszczenia powietrza, wody i gleby

lub transformacji rożnego rodzaju

zanieczyszczeń w formy mniej szkodliwe



Remediację stosuje się na terenach
wyeksponowanych na działanie
szkodliwych czynników np..:
- środowiska skażone metalami ciężkimi

- obszary wycieków ropy naftowej

- obszary hutnicze
- obszary prób broni atomowej
- okolice fabryk, wysypisk śmieci oraz
oczyszczalni ścieków



Naturalne



Inżynieryjne



rośliny (fitoremediacja)



drobnoustroje (biohydrometalurgia)



przywracanie zdewastowanym
działalnością człowieka elementom
ś

rodowiska, głównie glebom i

zbiornikom wodnym, ich funkcji
biologicznej

CIEKI



Główne zanieczyszczenie wód stanowią

cieki przemysłowe.



Obecność metali ciężkich w ściekach może

być też skutkiem korozji rurociągów,

obecnością w detergentach,

odprowadzanymi ściekami z myjni i garaży

samochodowych.



Produktem oczyszczania ścieków są osady

ciekowe, w których stężenie metali ciężkich

jest wielokrotnie wyższe niż w ściekach

CIEKI-metody oczyszczania

Metody chemiczne

neutralizacja

Redukcja/utlenianie

strącanie

Metody

fizykochemiczne

sorpcja

ekstrakcja

Wymiana jonowa

Metody

elektrochemiczne

Metody

biologiczne

Procesy

membranowe

METODY BILOGICZNE

Procesy membranowe



polegają na rozdzielaniu składników mieszaniny wwyniku jej

przepływu przez warstwę porowatą, czyli membranę.

Osad nadmierny-
usuwany

Złoże biologiczne mikroorganizmy
zasiedlające błonę biologiczną. Ich
rola polega na adsorbowaniu
zanieczyszczeń zawartych w ściekach
i rozkładaniu ich w warunkach
tlenowych.

Osad czynny- wysoko
wyspecjalizowaną
biocenozą, na którą
składają się
zarówno mikroorganizmy:
bakterie, grzyby,
pierwotniaki, jak i
zwierzęta tkankowe
(wrotki i nicienie).

membrana

Mikroorganizmy wykorzystywane w procesach usuwania metali ciężkich

Do mikroorganizmów, dzięki którym możliwe jest usuwanie
metali ze ścieków, osadów ściekowych, odpadów stałych
czy terenów nimi
skażonych, zalicza się:



bakterie,



drożdże,



promieniowce,



pleśnie,



grzyby (bez kapeluszowych),



glony (bez plechowych).



stosowane są szczepy mikroorganizmów charakteryzujące się dobrą

zdolnością namnażania nawet w niekorzystnych warunkach
ś

rodowiskowych.

Mikroorganizmy wykorzystywane w procesach usuwania metali ciężkich

Usuwanie metali ciężkich przez mikroorganizmy
wynika z mechanizmów:



powierzchniowego wiązania metali przez

reaktywne polimery i makrocząsteczki występujące
w osłonach komórkowych



wewnątrzkomórkowego wiązania metali



Techniki:

-in situ(bez przemieszczania gleby)

-ex situ(z przemieszczeniem gleby)

FITOREMEDIACJA zaliczana jest do

biologicznych metod oczyszczania

gleb,gdzie wykorzystuje się właściwości

niektórych gatunków roślin zdolnych do

pobierania z gleby i gromadzenia w

tkankach zanieczyszczeń, w ilościach nawet

stukrotnie wyższych od spotykanych w

tkankach innych roślin.



Cechy wykorzystywanych roślin:



duża akumulacja metali



duży przyrost biomasy



wysoki stopień przemieszczenia metali z

korzeni do części naziemnych



Przykłady roślin:



mniszek lekarski (Cu)



tobołek ,szpinak (Cd)



kapusta, trawy (Pb)



tobołek,zboża (Fe)



Fitoekstrakcja- wykorzystanie roślin do
pobierania metali z gleb i ich
bioakumulacjiw częściach naziemnych, a
następnie ich usuwanie



Fitostabilizacja- ograniczenie mobilności
metali ciężkich do głębszych warstw
podłoża oraz wtórnego pylenia przy
pomocy roślin



Biostymulacja-natlenianie, dodawanie

pożywek



Bioaugumentacja- wprowadzenie

wyselekcjowanych bakterii o dużej

zdolności do degradacji zanieczyszczeń



Elektrobioremediacja- wykorzystuje

zjawiska mikrobiologiczne,

elektrokinetyczne, chemiczne



Ograniczenie emisji



Redukcja spalania węgla, zmiana systemów
ciepłowniczych



Powszechne stosowanie katalizatorów w samochodach
i wyeliminowanie związków ołowiu w benzynie

Podstawy prawne:

Ministerstwo Środowiska

Warszawa, listopad 2002

Dokument przyjęty przez Radę Ministrów

w dniu 10.12.2002 roku

24 czerwca 1998 r. Polska podpisała ,,Protokół w
sprawie metali ciężkich do Konwencji w sprawie
transgranicznego zanieczyszczania powietrza na
dalekie odległości’’, a także wspólnie z pozostałymi 33
sygnatariuszami tego protokółu przyjęła deklarację, w
której państwa zobowiązują się do realizacji tego
protokółu przed jego wejściem w życie w zakresie, w
jakim będzie to tylko możliwe. Uroczystość podpisania
odbyła się w trakcie Konferencji Ministrów
,,Środowisko dla Europy’’ w Aarhus (Dania).

Podstawowe zobowiązania wynikające z protokołu są
zawarte w artykułach 3 – 8 oraz załącznikach III -
VII



Redukcja rocznej emisji rtęci, ołowiu i kadmu w stosunku do roku

odniesienia (dowolny rok z okresu 1985 – 1995)



Zastosowanie najlepszych dostępnych technik (BAT) dla nowych i

istniejących stacjonarnych źródeł emisji metali ciężkich



Wprowadzenie standardów emisyjnych dla 11 kategorii źródeł lub

alternatywnych i równie skutecznych strategii ograniczania emisji



Wdrożenie określonych środków kontroli produktów zawierających

metale ciężkie zgodnie z zał. VI oraz dodatkowych środków

zarządzania produktami w oparciu o zał. VII



Prowadzenie inwentaryzacji emisji metali ciężkich zgodnie z

metodyką określoną przez organ sterujący EMEP (Europejski Program

Monitoringu i Oceny)

Inwentaryzacja emisji do
powietrza metali ciężkich
kontrolowanych przez Protokół
z Aarhus (kadm, rtęć i ołów)
prowadzona jest w Polsce
systematycznie (co roku)
począwszy od 1980 r.

Sumaryczne dane na temat
emisji Cd, Hg i Pb do
powietrza podane dla całego
terytorium kraju i wszystkich
ź

ródeł emisji przedstawione

są w tab.

[Mg]

METALE CIĘŻKIE

ROK ODNIESIENIA

EMISJA [Mg]

REDUKCJA EMISJI [%]

PROGNOZA EMISJI

[Mg] - CLE 2020

ROK

ODNIESIENIA

2009

KADM

1985

141,9

38,4

RTĘĆ

1988

39,7

14,6

OŁÓW

1985

2004,5

467,9

146

ródło:

- krajowe raporty inwentaryzacji emisji
- prognoza na podstawie projekcji
wykonanych w 2007 r. w ramach projektu
DROPS (6 Program Ramowy UE

Przedstawione wielkości krajowych emisji kadmu

(WCZEŚNIEJSZA TABELA)

, ołowiu i rtęci wyznaczono

uwzględniając emisję tych zanieczyszczeń z następujących
kategorii źródeł i procesów:



energetycznego spalania paliw



hutnictwa żelaza i stali



hutnictwa metali nieżelaznych



produkcji materiałów budowlanych, ograniczonej

do produkcji cementu i szkła kryształowego


procesów w przemyśle metali nieżelaznych



przemysłu chemicznego (nieorganicznego),



spalania odpadów



transportu

Najwyższy udział procentowy ładunku
rozpatrywanych metali ciężkich emitowanych do
powietrza pochodził z procesów

energetycznego

wykorzystania paliw;

największy, bo wynoszący ok. 70% całej emisji
krajowej, był on w przypadku kadmu, zaś dla rtęci
wynosił 60%;
ś

wiadczy to, że

sektor produkcji energii elektrycznej i

ciepła

zdecydowanie

dominuje jako źródło emisji

większości metali ciężkich

- dotyczy to również emisji

ołowiu, tradycyjnie kojarzonej z emisjami ze środków
transportu (emisje tego metalu z procesów spalania paliw
energetycznych stanowiły 36% krajowego ładunku
ołowiu, podczas gdy emisje ze środków transportowych
były na poziomie 27%);

Znacząco wysoki jest udział emisji metali
ciężkich związany ze spalaniem węgla w

indywidualnych paleniskach domowych

- w

drugiej połowie lat dziewięćdziesiątych udział
ten w krajowej emisji tych metali wynosił od
10% w przypadku Hg oraz ok. 30% dla Pb, do
ponad 40% w przypadku Cd (palenisk
domowych nie ma w protokóle, który
stawia granicę 50MW);

Drugim, po procesach energetycznego spalania
paliw, aczkolwiek dużo mniej istotnym źródłem
emisji metali ciężkich, jest

hutnictwo metali

nieżelaznych oraz hutnictwo żelaza i stali;

udział procentowy emisji Pb z procesów
hutniczych wynosił ok. 30%, lecz jedynie ok. 5%
w przypadku Hg i Cd;

Emisje rtęci

odbiegają strukturą sektorową od

pozostałych dwu rozpatrywanych metali, gdyż
drugie główne źródło emisji tego metalu, po
procesach spalania paliw, stanowią procesy

produkcji cementu

, z udziałem w ładunku emisji

krajowej na poziomie 20%;

Wielkość emisji ołowiu z transportu była
porównywalna z emisjami tego metalu z
procesów hutniczych (Ale to było w latach
2000), oba zaś te rodzaje emisji są z punktu
widzenia wielkości emitowanego ładunku
porównywalne z emisją z procesów
energetycznego spalania paliw; nie zmienia to
oczywiście faktu, że

transport był istotnym

ródłem narażenia na ołów

- specyfiką emisji

zanieczyszczeń ze źródeł transportowych są
warunki emisji nie sprzyjające ich
rozcieńczaniu w powietrzu, co było przyczyną
kumulowania się ołowiu w rejonach lokalizacji
tras komunikacyjnych;

Normy emisyjne określone protokółem dla następujących kategorii źródeł i procesów:

Spalanie paliw kopalnych – zalecana wartość stężeń zanieczyszczeń w gazach odlotowych

0,03 mg rtęci/m3
0,5 mg ołowiu/m3
0,05 mg kadmu/m3

procesy spiekania - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych - 50 mg/m3;
procesy grudkowania - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych:

(a) mielenie, suszenie - 25 mg/m3,
(b) granulowanie - 25 mg/m3;

wielkie piece - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych - 50 mg/m3;
elektryczne piece łukowe - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych - 20mg/m3;
produkcja miedzi i cynku - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych – 20 mg/m3;
produkcja ołowiu - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych - 10 mg/m3;
produkcja cementu - zalecana wartość stężenia pyłu w gazach odlotowych - 50 mg/m3;
produkcja szkła - zalecana wartość stężenia ołowiu w gazach odlotowych - 5 mg/m3;
produkcja chloru - zalecana wartość emisji rtęci:

zakłady istniejące - norma ustalona będzie w 2 lata po wejściu w życie protokółu;
zakłady nowe - 0,01 g rtęci na tonę produkowanego chloru;

spalanie odpadów - zalecane wartości stężeń zanieczyszczeń w gazach odlotowych:

10 mg pyłu/m3 dla spalania odpadów niebezpiecznych i szpitalnych,
25 mg pyłu/m3 dla spalania odpadów komunalnych,
0,05 mg rtęci/m3 dla spalania odpadów niebezpiecznych,
0,08 mg rtęci/m3 dla spalania odpadów komunalnych,
(wartość stężenia rtęci przy spalaniu odpadów szpitalnych zostanie dla potrzeb
protokółu ustalona w terminie późniejszym).

RODZAJ DZIAŁALNOŚCI GŁÓWNE KIERUNKI

DZIAŁAŃ

instalacje spalania paliw z
nominalną mocą techniczną
powyżej 50 MW

wprowadzenie norm emisji pyłów z
energetyki zawodowej,
przemysłowej i komunalnej, na
zmniejszenie emisji ołowiu miała
głównie wpływ zmiana struktury
paliw

instalacje prażenia lub spiekania
rud metali i instalacje do produkcji
surówki lub stali

ograniczenie procesów
wielkopiecowych, ograniczenie
mocy spiekalni rud żelaza, ogólne
ograniczenie produkcji stali,
eliminacja pieców martenowskich

instalacje prażenia lub spiekania
rud ołowiu i cynku oraz instalacje
do produkcji tych metali

wprowadzenie nowych procesów
technologicznych np. metoda
odzysku kadmu z pyłów
powstających z produkcji cynku i
ołowiu, produkcja kwasu
siarkowego z gazów zawierających
dwutlenek siarki

Główne kierunki działań w poszczególnych sektorach gospodarki

ukierunkowane na ograniczenie emisji kadmu, rtęci i ołowiu do atmosfery

Główne kierunki działań w poszczególnych sektorach gospodarki

ukierunkowane na ograniczenie emisji kadmu, rtęci i ołowiu do atmosfery

RODZAJ
DZIAŁALNOŚCI

GŁÓWNE KIERUNKI
DZIAŁAŃ

pierwotna i wtórna produkcja
miedzi

postęp technologiczny we
wtórnej produkcji miedzi,
zmiany w gospodarce gazami
pochodzącymi z pierwotnej i
wtórnej produkcji miedzi, które
zastosowano w KGHM, zmiany w
gospodarowaniu złomem
miedzi i określenie poziomu
jakości jakiemu powinien on
odpowiadać

odlewnie żeliwa i stali,
instalacje wytapiania

ograniczenia emisji pyłów,
ograniczenia produkcyjne

instalacje do produkcji
klinkieru cementowego w
piecach obrotowych

ograniczenia emisji pyłów

instalacje do produkcji szkła

zmiany w asortymencie
produkcji szkła i w związku z
tym zmienność emisji metali
ciężkich

Główne kierunki działań w poszczególnych sektorach gospodarki ukierunkowane

na ograniczenie emisji kadmu, rtęci i ołowiu do atmosfery

RODZAJ DZIAŁALNOŚCI

GŁÓWNE KIERUNKI
DZIAŁAŃ

instalacje elektrolitycznej produkcji
chloru z użyciem elektrolizerów
rtęciowych

likwidacja zakładów
wykorzystujących elektrolizery
rtęciowe do produkcji chloru,
zamiana produkcji chloru metodą
rtęciową na produkcję bezrtęciową

spalanie odpadów niebezpiecznych,
medycznych i komunalnych

protokół z Aarhus wprowadza ścisłe
normy emisji pyłów i rtęci (bardzo
ostre wymagania, które trudno jest
uzyskać w przypadku istniejących
spalarni)

benzyny silnikowe

wprowadzenie do użytku benzyn
bezołowiowych (nie trzeba w tym
sektorze podejmować żadnych
dodatkowych działań, zawartość
ołowiu w benzynie jest z góry
określona przez UE)

eliminacja ze stosowania produktów
zawierających rtęć i eliminacja rtęci z
niektórych produktów

zakaz produkcji rtęciowych
pestycydów oraz wymogi stosowania
ich zamienników bezrtęciowych,
eliminacja rtęci z baterii alkalicznych
manganowych, eliminacja farb i
lakierów zawierających rtęć,
odpowiednia utylizacja zużytych
ś

wietlówek