Могућност примене процеса ремедијације земљишта загађеног тешким металима и арсеном коришћењем аутохтоних биљних врста уз њихово коришћење у енергетске сврхе

Abstract

У овој дисертацији је проучаван степен контаминације тешким металима одабране локације за истраживање, са анализом могућности употребе постојећих аутохтоних биљних врста које су се природно развиле за процес фиторемедијације која не захтева значајнија финансијска улагања и анализа аспеката коришћења биомасе која потиче из ремедијације одабране локације у енергетске сврхе. Одабрана је локација одлагалишта индустријског отпада, хемијске идустрије „Обојена металургија“, акционарског друштва за производњу и прераду цинка „Зорка“, Шабац у реструктуирању. Систематизацијом постојећих сазнања из области управљања локацијама контаминираних тешким металима и могућности коришћења у енергетске сврхе биомасе биљног порекла из ремедијације оваквих локација и експерименталном провером претпоставки о загађењу одабране локације истраживања идентификованим загађујућим елеменатима у земљишту на локацији истраживања, првенствено металима оловом (Pb), кадмијумом (Cd), бакром (Cu), цинком (Zn) и металоидом арсеном (As), са проценом потенцијала аутохтоних биљних култура са локације истраживања: топола (Populus ssp.), кисело дрво (Ailanthus glandulosa L.), багрем (false acacia, Robinia pseudoacacia L.), амброзија (Artemisia artemisiifolia L.), и дивизма (Verbascum thapsus L.) којима би могла да се изврши ремедијација локације, фиторемедијацијом, било фитоекстракцијом или фитостабилизацијом, са нагласком на енергетском искоришћењу биомасе испитиваних биљних култура насталих фиторемедијацијом на локацији истраживања и с тим у вези повезаних процеса, извршена је анализа могућих ризика и користи од употребе добијене биомасе као горива. Хемијским и инструменталним методама је утврђено да је локација истраживања на којој је одлаган отпадни јаросит талог пореклом из индустријске производње цинка и кадмијума хидрометалуршким поступком на земљиште и мешан и покриван земљом, загађена тешким и токсичним металима, оловом (Pb), vi кадмијумом (Cd), бакром (Cu), цинком (Zn), никлом (Ni), хромом (Cr) и металоидом арсеном (As). Контаминација земљишта тешким металима у области корена испитиваних биљних врста: Artemisia artemisiifolia L., Ailanthus glandulosa L., false acacia, Populus ssp. и Verbascum thapsus L. је била у следећем опадајућем низу: Zn>>Pb>>Cu>Cd>As>Ni>Cr. Средње вредности концентрација метала, Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Ni и As, у земљишту у околини корена испитиваних биљних врста током 7 година истраживања су: 22,948.64 mg Pb/kg, 865.36 mg Cd/kg, 85,301.73 mg Zn/kg, 3,193.32 mg Cu/kg, 50.72 mg Ni/kg, 41.67 mg Cr/kg и 617.94 mg As/kg. Средње вредности концентрација Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Cr и As су биле у паду у односу на концентрације ових елемената у првој години истраживања за 36.83% у случају Pb, 25.48% у случају Cd, 15.73% у случају Zn, 23.32% у случају Ni, 96.13% у случају Cr, 36.85% у случају As што је указивало да се природни процеси везано за фиторемедијацију одвијају на испитиваној локацији. У случају Cu није дошло до значајнијих промена концентрација у земљишту...

In this thesis has studied the degree of contamination by heavy metals of the selected location for research, with the analysis of the possible use of existing autochthonous plant species that are naturally developed for phytoremediation process, that does not require significant financial investment, and analysis of the aspects of the use of biomass, originating from remediation of the selected location, for energy purposes. For research is chosen the location where was disposed industrial waste from the chemical industry, "Non-ferrous metallurgy", a joint stock company for the production and processing of zinc "Zorka", Šabac in restructuring. By systematization of existing knowledge in the field of the heavy metals contaminated sites and possibilities of using biomass for energy purposes of plant origin from the remediation of such sites and by experimental verification of assumptions about the pollution of the selected location, research identified polluting elements in the soil at the research location, primarily metals, lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu), zinc (Zn) and metalloid arsenic (As), with an assessment of the potential of native wild plants from the research location: poplar (Populus ssp.), ailanthus (Ailanthus glandulosa L.), false acacia (acacia, Robinia pseudoacacia L.), ragweed (Artemisia artemisiifolia L.), and mullein (Verbascum thapsus L.) which could be enforced site remediation, by phytoremediation, phytoextraction or phytostabilisation, with an emphasis on energy utilization of biomass from tested native wild plants, created by phytoremediation on the research location and in this regard related processes, an analysis of the potential risks and benefits obtained from the use of biomass as fuel. By chemical and instrumental methods was found that the location of research, in which the jarosite waste, as residue waste originating from industrial production of zinc and cadmium by hydrometallurgy process, has disposed, mixed and cover with soil, is polluted with toxic heavy metals, lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu), zinc (Zn), nickel (Ni), chromium (Cr) and metalloid arsenic (As). Soil contamination by heavy metals in the rhizosphere of tested plant species: x Artemisia artemisiifolia L., Ailanthus glandulosa L., false acacia, Populus ssp. and Verbascum thapsus L. was in the following decreasing order: Zn>>Pb>>Cu>Cd>As>Ni>Cr. Mean values of metal concentrations, Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Ni и As, in the the rhizosphere of tested plant species during the 7 years of research are: 22,948.64 mg Pb/kg, 865.36 mg Cd/kg, 85,301.73 mg Zn/kg, 3,193.32 mg Cu/kg, 50.72 mg Ni/kg, 41.67 mg Cr/kg and 617.94 mg As/kg. Mean values of Pb, Cd, Zn, Cu, Ni, Cr and As were decreased compared to the concentrations of these elements in the first year, and that, for 36.83% in the case of Pb, 25.48% in the case of Cd, 15.73% in the case of Zn, 23.32 % in the case of Ni, 96.13% in the case of Cr, 36.85% in the case of As, which indicated that natural processes related to phytoremediation, taking place on the examined site. In the case of Cu there has been no significant change in concentration in the soiL...