velikost textu

Vazba stopových prvků na koloidy ve výluzích ze skládek TKO

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Vazba stopových prvků na koloidy ve výluzích ze skládek TKO
Název v angličtině:
Binding of trace elements to colloids in MSW landfill leachates
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Marek Matura, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Vojtěch Ettler, Ph.D.
Oponenti:
prof. Ing. Pavel Pitter, DrSc.
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr.
Id práce:
82349
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav geochemie, mineralogie a nerostných zdrojů (31-430)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
Aplikovaná geologie se zaměřeními (XGEOLAP)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
16. 12. 2010
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
ABSTRAKT Vazba stopových prvků na koloidy a částice ve výluzích ze dvou skládek TKO (uzavřené a aktivní) byla studována pomocí sekvenční kaskádové filtrace a ultrafiltrace po předchozím sledování sezónních změn v kvalitě výluhu. Obě studované lokality leží na území hlavního města Prahy a uzavřená skládka se řadí mezi vážné problémy životního prostředí této metropole. V první fázi proběhlo vyhodnocení dlouhodobého sledování změn v obsahu hlavních komponent, stopových prvků a charakteru pevné fáze ve výluhu v závislosti na hydrometeorologických a sezónních podmínkách. Hlavní vliv na změny v kvalitě výluhu mají srážkové události, které vedou k rozpouštění některých fází v tělese skládky (kalcit, hydratované oxidy Fe). V důsledku toho se ve výluhu zvyšují obsahy Cu, Zn a Cd, které jsou na tyto fáze vázány. U ostatních prvků dochází vlivem průsaku srážkových vod k intenzivnímu ředění. Mobilita většiny stopových prvků se tedy v důsledku infiltrace srážkových vod do tělesa skládky výrazně zvyšuje. Podmínky vhodné pro izolované odběry za účelem studia koloidní frakce, nastávají ve srážkově vyrovnaném období (rozdíl max. ± 20 % oproti dlouhodobému průměru) a mimo srážkové události. Jednotlivé frakce výluhu určeného ke studiu vazby stopových prvků na koloidy byly odděleny použitím filtrů o nominální velikosti pórů 3,0 µm, 0,8 µm, 0,45 µm, 0,1 µm, 10 kDa a 1 kDa. Pevná fáze zachycená na filtračních membránách a jednotlivé frakce výluhu byly podrobeny komplexní analýze (FAAS, ICP-MS, HPLC, COD, TOC, TEM- EDS-SAED). Získaná data byla podrobena statistické analýze a použita při termodynamickém modelování pomocí PHREEQC-2. Výsledky ukazují, že maximálně mobilní jsou v roztoku zejména As, Se a Rb, které se koncentrují mezi rozpuštěnými látkami (> 70 %). Ostatní prvky jsou ve výluhu asociované s koloidní frakcí alespoň částečně (20-50 %; Co, Cr, Ni, Zn, Sr, V, Sb, Cu), nebo téměř výhradně (> 70 %; Pb, Ba, Al, Fe, Mn). Jak bylo potvrzeno také pomocí TEM-EDS-SAED, patří mezi nejvýznamnější fáze v koloidní frakci výluhů kalcit (uzavřená i aktivní skládka) a oxidy Fe asociované s jílovými minerály (uzavřená skládka). Kalcit i oxidy Fe jsou klíčové pro vazbu většiny stopových prvků a (jak ukázala analýza pevné fáze zachycené na filtračních membránách) za určitých podmínek by byly schopné vázat také vysoce mobilní As. Na základě výsledků předložené studie byly navrhnuty některé postupy, jak zvýšit podíl koloidní fáze ve výluhu z uzavřené i aktivní skládky a podpořit její agregaci a tvorbu sedimentujících částic. 1
Abstract v angličtině:
SUMMARY The association of trace elements with colloids in leachates from closed and active municipal solid waste (MSW) was studied using the cascade filtration/ultrafiltration method. A study was carried out after long-term monitoring of seasonal variations of the leachate quality. Both landfills are situated in the vicinity of Prague and the closed landfill site represents a serious environmental risk for part of this city. In the first step, the evaluation of the long-term seasonal changes in the main and trace element contents in leachate from the closed landfill was performed and supplemented by investigation of precipitation/dissolution processes in the solid phases. It was shown that the quality of the leachate is strongly influenced by rain events, which are responsible for the dissolution of calcite and Fe oxides in the landfill body. This process leads to the release of Cu, Zn and Cd bound to these solid phases and to an increase in their concentrations in the leachate. The contents of the other element are significantly decreased by simple dilution. Therefore, the mobility of all the studied elements increases substantially during rain events. Monitoring of the seasonal variation in the leachate quality enabled us to determine the appropriate conditions for isolated sampling for studying the colloid fraction. These conditions occur during periods with average precipitation rate (max. ± 20 % of the long-range precipitation average) and outside isolated rain events. Individual fractions of the studied leachate were differentiated by filtration membranes with nominal pore diameter 3.0 µm, 0.8 µm, 0.45 µm, 0.1 µm, 10 kDa and 1 kDa. The solid phase retained on the filtration membranes and also the individual fractions of the leachate were analyzed using the FAAS, ICP MS, HPLC, COD and TOC techniques. The data were analyzed statistically and formed the basis for thermodynamic modeling using PHREEQC-2. The results show that the elements with the highest mobility in the leachate are As, Se and Rb (> 70 % in the dissolved fraction). Other trace elements are associated with colloids partly (20-50 %; Co, Cr, Ni, Zn, Sr, V, Sb, Cu) or even exclusively (> 70 %; Pb, Ba, Al, Fe, Mn). As was confirmed by TEM-EDS-SAED, the dominant colloid phases are calcite (at the closed as well as at the active landfill site) and Fe-oxides associated with clay minerals (closed site). It was shown that the key phases for binding most of the trace elements are calcite and Fe-oxides. According to the analysis of the solid phase retained on the filtration membranes, under certain conditions these solids would also be capable of binding highly mobile arsenic. On the basis of the results of the present study, several processes were suggested to enhance the formation and aggregation of the colloidal phase in the leachate. 1
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Marek Matura, Ph.D. 9.03 MB
Stáhnout Příloha k práci RNDr. Marek Matura, Ph.D. 2.19 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Marek Matura, Ph.D. 55 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Marek Matura, Ph.D. 41 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Pavel Pitter, DrSc. 73 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. 1.05 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 232 kB