Depoluarea-solurilor

download Depoluarea-solurilor

of 24

description

Depoluarea-solurilor

Transcript of Depoluarea-solurilor

BIOREMEDIEREA SOLULILOR POLUATE CU CIANURI

BIOREMEDIEREA SOLULILOR POLUATE CU CIANURI

Studenti: Meantu Georgiana-FlorinaMunteanu AlexandruProdan AlexandruProfesor coordonator: Gabriela IsopencuUniversitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Inginerie a Sistemelor Biotehnice2016

Cuprins 1. Bioremedierea definiie2. Avantajele bioremedierii3. Tehnologii implicate in bioremediere.4. Aplicarea bioremedierii5. Bioremedierea ca afacere6.Exemple de aplicare reuita a bioremedierii. 7. Tehnologii de tratare a solului prin bioremediere8. Tratamente biologice ex situ ale solurilor poluate 1.BIOREMEDIEREA

Bioremedierea este o tehnologie modern de tratare a poluanilor care utilizeaz factori biologici (microorganisme) pentru transformarea anumitor substane chimice n forme finale mai puin nocive/periculoase, n mod ideal, la CO2 i H2O, care sunt netoxice i sunt eliberate n mediu fr a modifica substanial echilibrul ecosistemelor. Bioremedierea se bazeaz pe capacitatea unor compui chimici de a fi biodegradai. Exemplu de bioremediere: tratarea biologic a apelor reziduale, a apelor de canalizare prin utilizarea organismelor vii pentru a le readuce la situaia original. n ultimele decenii, termenul bioremediere este utilizat ntr-un mod mai specific, ce se reflect prin cele dou definiii specifice: Utilizarea de organisme vii pentru a degrada poluanii mediului, pentru a preveni poluarea sau n procesul de tratare a deeurilor (Atlas,1995); Aplicarea tratamentelor biologice pentru curirea, decontaminarea i degradarea substanelor periculoase (Cookson, 1995, citat de Ball, 2002).

2.AVANTAJELE BIOREMEDIERII

Bioremedierea ofer, n multe cazuri, o soluionare permanent a problemei, i este eficient din punct de vedere al costurilor.Bioremedierea ajut la reducerea costurilor pentru tratare prin: 1. Tratarea contaminrii pe loc. Cea mai mare parte a costului este asociat cu tehnologiile traditionale de curire legate de ndeprtarea fizic i depozitarea solurilor contaminate. ntruct bioremedierea poate fi realizat pe loc (in situ") prin adugarea de nutrieni la solurile contaminate, aceasta nu determin costuri de ndeprtare - depozitare. 2. Profitarea de procese naturale. La unele situri, procesele microbiene naturale pot ndeprta contaminantii prezeni, chiar far intervenia omului. n astfel de cazuri unde bioremedierea (atenuarea natural a polurii) este adecvat, se pot realiza reduceri substantiale ale costurilor. 3.Reducerea perturbrii mediului. Bioremedierea reduce la minimum perturbarea sitului comparativ cu tehnologiile conventionale, costurile pentru post-tratare putnd fi substanial diminuate.Bioremedierea este in general mai eficient din punct de vedere al costurilor dect cele dou metode care sunt larg utilizate, respectiv ngroparea sau incinerarea (Ball, 2002).

3.TEHNOLOGII IMPLICATE IN BIOREMEDIERE.

O serie de termeni specifici sunt utilizai pentru a descrie activitatea microorganismelor i cile prin care ele sunt utilizate n bioremediere: Biodegradarea este ruperea sau fragmentarea unui compus sau a unei substane realizat de ctre organisme vii, bacterii sau fungi, care pot fi indigene n zona respectiv sau pot fi introduse.Biostimularea este metoda prin care populaiile de microorganisme, naturale sau introduse, sunt mbuntite prin adaosuri de nutrieni, inginerie sau alte lucrri de pregtire a unei zone.Bioamplificare (bioaugmentation) este metoda prin care sunt adugate organisme vii specifice pe un sit sau pe un material pentru a realiza un anumit efect de bioremediere dorit. Biorestaurare este restaurarea strii originale sau a unei stri apropiate de cea original prin utilizarea de microorganisme vii. Tehnologiile de bioremediere se pot aplica pe loc (in situ") sau ex situ Diferitele tratamente de bioremediere in situ"se leag de un numr de tehnologii:a)Bioremedierea in situ (ISB) b)Bioremedierea in situ accelerat c)Atenuarea natural monitorizat.a) BIOREMEDIEREA IN SITU (ISB) este utilizarea de microorganisme pentru a degrada contaminanii pe loc (in situ") n scopul producerii unor compui finali nepericuloi. Bioremedierea in situ" este aplicat pentru degradarea contaminanilor n solurile saturate i n apele subterane, dar i n zone nesaturate. Tehnologia a fost dezvoltat ca find mai puin costisitoare, mai eficient fa de metodele standard de pompare i tratare utilizate pentru depoluarea acviferelor i a solurilor contaminate cu solveni clorurali, hidrocarburi petroliere, explozibili, nitrai i metale toxice.Unii contaminani sunt degradai pe cale aerob (de exemplu: hidrocarburile petroliere) alii pe cale anaerob (de exemplu, tetraclorura de carbon), n timp ce ali contaminani pot fi biodegradai att pe cale aerob, ct i pe cale anaerob (de exemplu, tricloretena).

b) BIOREMEDIEREA IN SITU ACCELERAT se face prin adugarea de substrat sau nutrieni la un acvifer pentru a stimula creterea unui consoriu de bacterii. Bacteriile int sunt indigene, ns se pot introduce n acvifer i culturi mbogite de bacterii (din alte situri) care sunt deosebit de eficiente n degradarea unui anumit contaminant (bioamplificare). Bioremedierea in situ" accelerat este utilizat acolo unde se dorete o cretere a vitezei de biotransformare a contaminantului, viteza putnd fi limitat de lipsa nutrienilor necesari, de lipsa donorilor sau acceptorilor de electroni. Scopul urmrit in tehnologia de bioremediere in situ" accelerat este de a crete cantitatea de biomas in interiorul acviferului contaminat i, prin aceasta, obinerea unei biodegradri eficiente a contaminantului dizolvat si absorbit.

C) ATENUAREA NATURAL MONITORIZAT Atenuarea natural monitorizat (bioremedierea intrinsec) este o alt metod de aplicare a bioremedierii in situ. O component a atenurii naturale este utilizarea microorganismelor indigene pentru a degrada contaminanii implicati, far intervenia omului.Monitorizarea pe termen lung este utilizat pentru a evalua pericolul i transportul contaminanilor in comparatie cu cele previzionate. Modelul de transport poate fi apoi redefinit pentru a obtine predictii mai bune. Procesele de atenuare naturala a poluarii se desfoar n mod normal pe toate siturile ns gradul de eficient al acestora este diferit si depinde de tipurile i concentratiile de contaminani prezenti i de caracteristicile fizice, chimice si biologice ale solului i ale apei subterane. Procesele de atenuare natural pot reduce riscul potenial pe care-l reprezint contaminanii sitului, aceast diminuare a riscului realizndu-se prin urmtoarele trei ci: 1. Contaminantul poate fi convertit intr-o forma lipsit de toxicitate prin procese distructive: biodegradarea sau transformri abiotice. 2. Nivelele de expunere potential pot fi reduse prin scderea concentraiilor 3. Mobilitatea i biodisponibilitatea contaminantului pot fi reduse prin sorbie pe particulele de sol sau de roc.

4. APLICAREA BIOREMEDIERII

Expansiunea rapid i complexitatea crescnd a industriei chimice din secolul trecut i, n special n ultimii treizeci de ani, a avut ca rezultat o cantitate crescnd i o complexitate tot mai mare a deeurilor toxice efluente. n acelai timp, din fericire, autoritile n reglementare au acordat o atentie mai mare problemelor de poluare a mediului. Companiile industriale au devenit mai atente la presiunea reglementrilor politice, sociale i de mediu pentru a preveni deversarea efluenilor n mediul nconjurtor. Implicaiile incidentelor majore de poluare (ca de exemplu pata de petrol Exxon Valdez, dezastrul de la Union-Carbide (Dow) Rhopal, poluarea pe scar larg a fluviului Rin, deteriorarea progresiv a habitatelor acvatice i a pdurilor de conifere din nord-estul SUA, Canada i o parte din Europa sau scprile de materiale radioactive n accidentul de la Cernobl etc.) i publicitatea masiv pe tema problemelor de mediu care au urmat acestora au scos puternic n lumin i au adus n contiinta public potentialele rezultate pe termen lung ale dezastrelor.Dac managementul deeurilor nsui este o industrie de sine stttoare bine definit, genetica i enzimologia pot foarte bine s o desvreasc prin experiena de inginerie existent n aceste domenii (Ball, 2002).Astfel se poate concluziona c bioremedierea se poate aplica la un domeniu larg de deeuri chimice.

5.BIOREMEDIEREA CA AFACERE

n ultimii ani, mai multe companii s-au hotrt s dezvolte i s comercializeze tehnologiile de biodegradare.Companiile care se specializeaz n bioremediere (=tehnologiile de biodegradare) trebuie s dezvolte o integrare viabil a microbiologiei cu sistemele de inginerie. Un exemplu de companie de bioremediere este Envirogen (NJ) care a dezvoltat: microorganisme ce degradeaz PCBs (policlorobifenili) i care au o stabilitate i o supravieuire bun n populaiile de organisme din sol; a dezvoltat bacterii care exist n mod natural i care degradeaz tricloretilena (TCE) n prezena toluenului, un solvent organic toxic care omoar multe alte microorganisme.

Un mare numr de astfel de companii poate fi gsit utiliznd cutare WEB i un cuvnt cheie (cum ar fi bioremediation").

6.EXEMPLE DE APLICARE REUITA A BIOREMEDIERII

Scurgerea de itei de la Bemidji, Minnesota. n 1979 o conduct de transport iei s-a spart i a poluat acviferul de dedesubt. USGS studiind situl au constatat c substanele toxice leiate din ieiul crud au fost degradate rapid de ctre populatiile microbiene naturale. In mod semnificativ s-a artat c pata de contaminarea apei subterane i-a oprit extinderea dup numai ctiva ani ntruct viteza de degradare microbian a egalat (a contrabalansat) viteza de leiere a contaminantului. Aceasta a fost primul i cel mai bine documentat exemplu de bioremediere intrinsec n care procesele microbiene care se desfaoar n mod natural remediaz apa subteran contaminat fr interventia omului. Efluentul de canalizare de la Cape Cod, Massachusetts. Depozitarea reziduurilor de canalizare n fose septice este o practic uzual n Statele Unite. Studiile sistematice pe o pat de efluent de canalizare la Rezervatia Militar din Massachusetts (Otis Air Force Base) au condus la obtinerea pentru prima oar a unor date ale msurtorilor de laborator i de teren cu privire la rapiditatea cu care populaiile microbiene naturale degradeaz poluarea cu nitrati (denitrificare) ntr-un acvifer de mic adncime. Contaminare cu gazolin, Galloway New Jersey. Gazolina este probabil poluantul cel mai obinuit al apei subterane n Statele Unite. Studiile efectuate pe acest sit au demonstrat degradarea microbian rapid a contaminantilor din gazolin i au artat importanta acestor procese n zona nesaturat (zona de deasupra pnzei de ap) n degradarea contaminantilor. Contaminare cu creosot, Pensacola, Florida. Creosotul i fenolii clorurati au fost larg utilizai pentru tratarea lemnului n Statele Unite. Contaminantii splai i vehiculati n acvifer prin cteva iazuri au fost transportati n directia Golfului Pensacola. Studiile pe acest sit au demonstrat c microorganismele se pot adapta la conditii de substante chimice extrem de nocive i c degradarea microbian a restrns migraia petei de contaminare. Aceste studii au contribuit la fundamentarea tehnic care a facut posibil aplicarea bioremedierii la Hanahan. Chimicale agricole n zona central. Chimicalele agricole afecteaz din punct de vedere chimic calitatea apei subterane n multe state din vestul mijlociu. Studiile din aceast zon au evidentiat traseul fertilizatorilor cu azot i a pesticidelor n apele subterane i de suprafat. Aceste studii au artat c multi contaminani obinuiti cum ar fi erbicidul atrazina sunt degradai prin procese biologice (degradare microbian) i nebiologice (degradare fotolitic).7.TEHNOLOGII DE TRATARE A SOLULUI PRIN BIOREMEDIERETRATAMENTE BIOLOGICE IN SITUI. BIOAUGMENTAREA Bioaugmentarea este un proces n care microorganismele locale sau inoculate (cum ar fi ciupercile, bacteriile i ali microbi) degradeaz (metabolizeaz) poluanii organici din sol i /sau apele subterane i neutralizeaz efectul lor nociv.Activitatea microbilor care apar pe cale natural este stimulat de soluiile apoase care circul prin solurile contaminate i care sporesc gradul de degradare biologic in situ a poluanilor organici sau imobilizarea celor anorganici. Nutrienii, oxigenul i alte amendamente pot fi folosite pentru creterea bioremedierii i desorbiei poluanilor din materiile subterane (Valrie Gurin, Pierre Menger, 2010).

II. BIOVENTILAREA Se introduce oxigen n solurile contaminate nesaturate printr-o circulaie forat a aerului (extracie sau injecie cu aer) pentru a spori concentraia de oxigen i pentru a stimula biodegradarea.este o tehnologie care stimuleaz biodegradarea natural in situ a oricrui compus degradabil aerob prin furnizarea de oxigen microorganismelor existente n sol. Fa de extragerea vaporilor cu aspiraie, bioventilarea folosete fluxuri slabe de aer pentru a furniza oxigen suficient doar pentru susinerea activitii microbiene. Oxigenul este cel mai adesea aplicat prin injectare direct n poluanii reziduali din sol. Pe lng degradarea reziduurilor de carburani adsorbii, componenii volatili sunt biodegradai pe msur ce vaporii circul ncet prin solul activ biologic.

III. FITOREMEDIEREA N SOLFitoremedierea este un procedeu de folosire a plantelor pentru ndeprtarea, transferarea, stabilizarea i distrugerea poluanilor din sol i sedimente. Poluanii pot fi organici sau anorganici.Fitoremedierea este un procedeu de folosire a plantelor pentru ndeprtarea, transferarea, stabilizarea i distrugerea poluanilor din sol i sedimente. Mecanismele fitoremedierii includ biodegradarea avansat a rizosferei, fitoacumularea, fitodegradarea i fitostabilizarea (Valrie Gurin, Pierre Menger, 2010).

Biodegradarea avansat a rizosferei are loc n solul care nconjoar rdcinile plantelor. Substanele naturale eliberate de rdcini furnizeaz microorganismelor nutrieni, ceea ce mrete activitatea biologic a acestora. Rdcinile plantelor afneaz pmntul i apoi mor lsnd ci de circulare a apei i de aerisire. Acest proces tinde s mping apa ctre zona de suprafa i s usuce zonele saturate mai joase. Cea mai des folosit flor n proiectele de fitoremediere sunt plopii, deoarece aceti arbori cresc repede i pot supravieui n multe tipuri de climat. n plus, plopii pot trage cantiti mari de ap (fa de alte specii de plante) la trecerea acesteia prin sol sau direct din acvifer. Acest lucru nseamn absorbirea unei cantiti mari de poluani dizolvai din mediile contaminate i reducerea cantitii de poluani mprtiai prin sau n afara solului sau acviferului. Fitoacumularea reprezint asimilarea poluanilor de ctre rdcinile plantelor i mutarea / acumularea (fitoextracia) acestora n trunchi i frunze.

Biodegradarea avansat a rizosferei8.TRATAMENTE BIOLOGICE EX SITU ALE SOLURILOR POLUATEI. BIOPILE Solurile excavate sunt amestecate cu amendamente i plasate n incinte la suprafa. Este un proces de composting cu movile statice aerisite n care compostul este ridicat n grmezi i aerisit cu suflante sau pompe de vid.

Tratamentul biopile este o tehnologie la scar larg prin care solurile excavate sunt amestecate cu amendamente i plasate n zone de tratare care includ sisteme de colectare a apelor de infiltraie i unele forme de aerisire. Este folosit pentru reducerea concentraiilor de componeni petrolieri din solurile excavate cu ajutorul biodegradrii. Umiditatea, cldura, nutrienii, oxigenul i pH-ul pot fi controlate pentru stimularea biodegradrii. Biopile este o tehnologie pe termen scurt care poate dura de la cteva sptmni la cteva luni. Opiunile de tratare includ procese statice cum ar fi prepararea straturilor de tratare, a celulelor de biotratament, a movilelor de pmnt i composting-ul.

II. COMPOSTING Solul contaminat este excavat i amestecat cu materiale de umplutur i amendamente organice cum ar fi resturile de lemn, fn, ngrminte naturale i deeuri de plante (de exemplu cartofi). Selectarea amendamentelor potrivite asigur porozitatea suficient i ofer un echilibru ntre carbon i azot pentru a promova activitatea microbian termofil.

Composting-ul este un proces biologic controlat prin care poluanii organici (de exemplu PAH) sunt transformai de microorganisme (n condiii aerobe i anaerobe) n produi derivai inofensivi, stabilizai. n mod normal, condiiile termoelectrice (54 la 65 C) trebuie meninute pentru a ngra corespunztor solul contaminat cu poluani organici periculoi. Temperaturile ridicate rezult din cldura produs de microorganisme n timpul degradrii materiilor organice din deeuri. n majoritatea cazurilor, acest lucru se realizeaz pin folosirea microorganismelor locale. Solurile sunt excavate i amestecate cu materiale de umplutur i amendamente organice cum ar fi talaul, deeuri animale i vegetale, n vederea creterii porozitii amestecului care va fi descompus. Eficiena maxim la degradare se realizeaz prin meninerea oxigenrii (cum ar fi ntoarcerea zilnic a brazdelor), a irigaiilor dac este cazul, i monitorizarea atent a umiditii din sol i a temperaturii (Valrie Gurin, Pierre Menger, 2010). Exist 3 tipuri de procese folosite n composting: ngrarea movilelor statice aerisite (compostul se ridic n grmezi i de aerisete cu suflante sau pompe de aspiraie), prin composting Excavare i ecranare soluri Alctuire de brazde / amendamente sol Rsturnarea periodic a brazdelor Monitorizare brazde Analizare compost Desfacerea brazdelor i dispunere 29 n vase agitate mecanic (compostul este plasat n vasul reactorului unde este amestecat i aerisit), i composting-ul pe brazde (compostul este plasat n movile lungi cunoscute sub numele de brazde i care sunt amestecate periodic cu echipamente mobile). ngrarea pe brazde este considerat de obicei drept cea mai rentabil opiune de composting din punctul de vedere al costului. n acelai timp, poate prezenta i cele mia mari erupii trectoare. Dac n sol sunt prezeni VOC sau SVOC, ar putea fi necesar controlarea gazelor reziduale.

III. CULTIVAREA PMNTULUI Solul contaminat, sedimentele sau mlul se excaveaz, se aplic n straturi aliniate care se ntorc periodic sau sunt arate pentru aerisirea solului.

Cultivarea terenului este o tehnologie de bioremediere folosit la scar larg care implic de obicei instalarea de conducte i alte metode pentru controlarea scurgerii poluanilor, ceea ce necesit excavarea solurilor contaminate. Mediile poluate se aeaz n straturi aliniate care se ntorc periodic sau care se ar pentru aerisirea solului. Condiiile solului sunt deseori controlate pentru a se optimiza rata de degradare a poluanilor. Condiiile controlate n mod normal includ: Coninutul de umiditate (de obicei prin irigaie sau pulverizare). Aerisire (prin arturi la intervale determinate, solul fiind amestecat i aerisit). pH (limitat n jurul pH-ul neutru prin adugarea de piatr de var spart sau agrocalcar). Alte amendamente (cum ar fi materiale de umplutur pentru sol, nutrieni, etc). Mediile poluate se trateaz de obicei n ridicturi de pn la 0,50m grosime. La atingerea nivelului dorit de tratare, ridictura este ndeprtat i se construiete o alta. Este recomandat ndeprtarea doar a vrfului ridicturii remediate i adugarea noii ridicturi prin adugarea de mai mult material contaminat la materialul rmas i amestecarea acestora. Acest fapt duce la imunizarea noului material adugat cu o cultur microbian care degradeaz activ i poate reduce timpii de tratare. Tratarea terenurilor este o tehnologie de bioremediere folosit la scar larg prin care solurile contaminate sunt ntoarse (prin arare de exemplu) i lsate s interacioneze cu solul i climatul de la situl respectiv. Solul, climatul i activitatea biologic interacioneaz dinamic ca un sistem unitar, degradnd, transformnd i imobiliznd constituenii de poluare. Un sit de tratare a terenului trebuie administrat competent pentru a preveni problemele att pe sit ct i n afara acestuia legate de apele subterane, apele de suprafa sau poluarea aerului. Se cer msuri suplimentare de precauie legate de monitorizare i mediu. Cultivarea pmntului este o tehnologie pe termen mediu i lung (Valrie Gurin, Pierre Menger, 2010)

Sfarsit ! Va multumim pentru atentie!