EVALUAREA UNOR TRATAMENTE DE REMEDIERE APLICATE SOLURILOR CONTAMINATE ORGANIC IN JUDETUL PRAHOVA [302682]

UNIVERSITATEA ECOLOGICĂ DIN BUCUREȘTI

Facultatea de Ecologie și Protecția Mediului

LUCRARE DE LICENȚĂ

EVALUAREA UNOR TRATAMENTE DE REMEDIERE APLICATE SOLURILOR CONTAMINATE ORGANIC IN JUDETUL PRAHOVA

Coordonator științific:

Lect. univ. dr. Gabriela TAULESCU

Absolvent: [anonimizat]-Maria COSTACHE

București, 2016

[anonimizat],dar și asupra sănătății umane. [anonimizat] (peste 150 de ani) și a celei de prelucrare (peste 145 de ani).

[anonimizat] a unor metale grele (plumb, zinc, cupru și nichel)

RELEVANTA STIINTIFICA

GRADUL DE NOUTATE AL LUCRARII

Obiectivul general al lucrării de licență este acela de a analiza trei metode de remediere a solului ([anonimizat]) cu hidrocarburi totale petroliere (HTP).

CAPITOLUL I. PROBLEMATICA SITURILOR CONTAMINATE

1.1. Situația la nivel european

În raportul european privind situația siturilor contaminate s-a realizat o estimare a siturilorpotențial contaminate și a [anonimizat]. Această estimare este prezentată în Figura 1.1.

Figura 1.1 Situația siturilor contaminate la nivel european

[]

1.2. Situația la nivel național

Ca urmare a [anonimizat], și de asemenea în lipsa unui cadrul legislativ adecvat de prevenire a [anonimizat] 1.682 de situri contaminate sau potențial contaminate.

În perioada 2007-2008 s-a realizat primul inventar al siturilor contaminate sau potențial contaminate. Acest inventar a fost realizat de Agenția Națională de Protecția Mediului (ANPM) pe baza documentațiilor care au stat la baza emiterii actelor de reglementare. Siturile contaminate sau potențial contaminate au fost identificate în zone în care s-[anonimizat], petroliere și de asemenea activități industriale la scară mică sau mare(Figura 1.2).

Figura 1.2 Distribuția națională pe baza datelor disponibile a [anonimizat], se poate afirma că remedierea siturilor contaminatepoate sta la baza îmbunătățirii condițiilor de mediu, a coeziunii sociale și a creșterii economice. În acest sens a fost elaborat documentul cu titlul Strategia Națională și Planul Național de Acțiune pentru Gestionarea Siturilor Contaminate din România.

[anonimizat] “sit contaminat” se realizează pe principiile evaluării riscurilor. Un risc poate fi definit ca:

probabilitatea sau frecvența apariției unui pericol definit;

mărimea consecințelor.

Metodologia strategiei se bazează pe 10 principii și anume:

principiul “poluatorul plătește”;

conformitatea cu normele Uniunii Europene;

principiul subsidiarității;

tratamentul egal;

repartizarea sarcinilor;

judecata uniformă;

abordarea pe baza riscului acceptabil;

revizuiri repetate ale deciziilor.

1.3. Tratamente de remediere

1.3.1. [anonimizat]e al microorganismelor.

În general bioremedierea furnizează nutrienți, oxigen și umiditate, controlează temperatura și pH-ul. Uneori este adăugat și un inoculul care conține microorganisme adaptate în prealabil pentru creșterea eficienței procesului.Acest procedeu are un cost scăzut, contaminații fiind distruși fără să fie nevoie de aplicarea altui procedeu de remediere pentru contaminanții reziduuali. Biodegradarea hidrocarburilor din țiței este un proces foarte complicat, din cauza diversității grupelor de compuși din compoziția acestuia, cu structuri chimice și complexitate moleculară diferite: alcani (metan, etan, propan), compuși aromatici, parafine, rășini, asfaltene.

În țiței, compușii aromatici aparțin la două clase: hidrocarburi monoaromatice: (BTEX: benzen, toluen, etilbenzen, xilen) și hidrocarburi aromatice policiclice (PAHs; naftalen, fenantren, antracen, benzoapyren) ambele fiind toxice și potențial carcinogene.

Ca urmare a acestui procedeu obținem dioxid de carbon, apă și alți intermediari care depind de tipul de contaminant, de condițiile existente în sol și de tipul de microorganism implicat.

Bioremedierea poate avea loc:

în condiții aerobe;

în condiții anaerobe.

Tehnicile acesteia sunt folosite în remedierea solurilor, nămolurilor și apelor subterane contaminate cu hidrocarburi petroliere, solvent, pesticide. Tratamentul de bioremediere nu se aplică solurilor contaminate cu compuși anorganici.

Factori care influențează bioremedierea solurilor în situ:

tipul solului

se desfășoară eficient în soluri aerate, ușor permeabile;

principalii factori care guvernează viteza de transport advectiv și difuzional sunt permeabilitatea și gradul de eterogenitate.

oxigenul

este preferat ca acceptor de electroni;

se caracterizează printr-o solubilitate redusă în apă -asigurănecesarul de oxigen în sol.

apa

joacă un rol important de transport pentru nutrienți și compuși organici;

excesul de apă poate reduce transferul de oxigen prin sol în cazul proceselor aerobe.

nutrienții

dacă nu sunt disponibili în cantități suficiente activitatea microbiană poate fi redusă;

cei mai probabili nutrienți deficitari în mediile contaminate pot fi azotul și fosforul.

pH-ul

influențează solubilitatea.

temperatura

influențează activitatea microbiană;

viteza de biodegradare este scăzută la temperaturi scăzute (în zonele cu clima rece bioremedierea este ineficientă în perioadele reci);

prin injectarea de aer cald poate mări viteza procesului de bioremediere;

creșterea temperaturii solului poate determina desorbția și volatilizarea unor contaminanți.

Principalele avantaje ale tehnologiilor de bioremediere în situ:

procese care au loc natural, în prezența microorganismelor din sol care realizează imobilizarea, distrugerea totală sau parțială a contaminanților organici;

permite tratarea solului fără excavarea și transportul acestuia ceea ce determină o contaminare mai redusă cu poluanți prin intermediul prafului generat, costurile sunt mai reduse;

este posibilă utilizarea inoculării și/sau a apei oxigenate pentru creșterea eficienței procesului;

se pot trata suprafețe mari și sunt eficiente pentru solurile permeabile, nisipoase sau necompacte;

se elimină problemele legate de depozitarea deșeurilor;

se reduce împrăștierea contaminanților sub acțiunea apei și a vântului;

creșterea numărului de microorganisme va reduce permeabilitatea solului și viteza de migrare a contaminanților.

Factori care limitează aplicabilitatea și eficacitatea procesului de bioremediere:

microbii se dezvoltă preferențial putând duce la înfundarea puțurilor de injecție a apei și a nutrienților;

bioremedierea nu trebuie aplicată în cazul argilelor, datorită limitărilor transferului de oxigen;

metalele cu concentrații mari, substanțele organice ce conțin clor într-o cantitate mare, hidrocarburile, și sărurile anorganice trebuiesc îndepărtate din sol cu ajutorul altor metode;

bioremedierea încetinește la temperaturi joase;

prezența peroxidului de hidrogen în apele subterane într-o concentrație cuprinsă între 100 și 200 ppm inhibă activitatea microorganismelor.

Figura 1.3 Ciclul bioremedierii

1.3.2. Desorbție termică

Desorbția termicăînlătură poluanții din sol și alte materiale (nămol sau sedimente) prin folosirea căldurii având ca scop transformarea poluanților în gaze. Aceste gaze sunt colectate cu ajutorul unui echipament special. Praful și poluanții dăunători sunt separați din gaze și apoi înlăturați. Solul curat este readus la locul de unde a fost luat.

Desorbția termică nu este același lucru cu incinerarea care folosește căldura ca să distrugă poluanții.

Desorbția termică este o metodă ce poate fi aplicată atât ex situ cât și în situ.

1.3.2.1. Desorbția termică ex situ

Sistemele tipice de desorbție termică includ pretratarea, desorbția și post-tratarea materialului solid și al gazelor rezultate(Figura 1.4.).

Pretratarea implică procese cum ar fi acțiuni de sortare, deshidratare, neutralizare și amestecare.

Desorbția se realizează în instalații a căror clasificare poate fi făcută în funcție de sistemul de încălzire utilizat, cu toate că multe sisteme existente utilizează o combinație a diferitelor soluții disponibile.

Post – tratarea gazelor reziduale depinde de factori specifici echipamentelor și poate include:

combustia la temperaturi înalte (peste 14000C) urmată de epurare și eliminare;

arderea la temperaturi moderate (200 – 4000C) utilizând catalizatori;

epurarea și eliminarea gazelor arse.

Timpul necesar curățării poate fi de câteva săptămâni pentru zone cu o suprafață mică și contaminată cu un număr mic de poluanți. Acest timp depinde de mai mulți factori, printre care:

Cantitatea de sol poluat;

Condiția solului;

Tipul și cantitatea poluanților prezenți.

Metoda desorbției termice ex situ poate fi aplicată pentru zonele cu sol uscat și pentru anumite tipuri de poluanți, cum ar fi: păcura, cărbune, solvenți. Uneori această metodă este preferată în locul altora care nu pot curăța o zonă ce conține o cantitate mare de poluanți

Figura 1.4 Schema desorbitie termica ex situ[…..]

1.3.2.2. Desorbția termică in situ

Toate metodele termice in situ lucrează pe principiul încălzirii solului poluat. Căldura ajută la deplasarea poluanților prin sol până în zona puțurilor de colectare. Ea ajută și la distrugerea sau evaporarea anumitor poluanți. Atunci când se evaporă, substanțele chimice se transformă în gaze, putându-se astfel mișca mult mai ușor prin sol. Puțurile de colectare, captează și pompează la suprafața solului atât substanțele chimice dăunătoare cât și gazele rezultate. Metodele termice pot fi utile în cazul în care avem de-a face cu NAPL care nu se dizolvă și nici nu se mișcă ușor în apele subterane.

Injecție de abur: se injectează abur în sol cu ajutorul unor puțuri săpate în zona poluată. Aburul încălzește zona și mobilizează, evaporă și distruge poluanții(Figura 1.5.).

Injecție de aer fierbinte: similar cu injecția de abur exceptând faptul că se injectează aer fierbinte prin puțuri în loc de abur. Aerul fierbinte încălzește solul cauzând evaporarea poluanților

Injecție cu apă fierbinte: de asemenea este un procedeu similar celor două procese prezentate anterior, introducându-se apă fierbinte de această dată în loc de abur sau aer fierbinte.

Încălzire cu rezistențe electrice: distribuie un curent electric în sol prin puțurile realizate din oțel. Căldura generată de acest curent electric vaporizează apa subterană și apa din sol creându-se condițiile evaporării poluanților.

Încălzire cu unde radio: în mod normal implică amplasarea unei antene ce emite unde radio într-un puț. Acestea încălzesc solul producând evaporarea poluanților.

Grupele de poluanți ce pot fi eliminați prin această metodă sunt:

Poluanți organici: substanțe volatile și semivolatile, compuși halogenați și nehalogenați, hidrocarburi policiclice aromate;

Poluanți anorganici: metale grele, cianuri.

Timpul necesar depoluării solului utilizând metodele termice în situ variază de la câteva luni la câțiva ani. Acest lucru depinde de mai mulți factori, cum ar fi:

Tipul și cantitatea de poluanți prezenți;

Suprafața și adâncimea zonei poluate;

Tipul solului și condițiile prezente.

Figura 1.5 Schema funcțională a unui sistem de desorbție termică (injecție cu abur)[…..]

Avantajele metodei :

nu pune probleme de siguranță a mediului, gazele nu se elimină în atmosferă;

elimină o largă categorie de contaminanți organici;

timpul scurt de tratare;

poate fi combinată cu alte tehnologii;

poate reduce BTEX sub 100 ppb;

poate fi o soluție permanentă.

Dezavantajele metodei :

metodă este puternic influențată de dimensiunile particulelor, fiind astfel necesară o operație preliminară de sortare/măcinare a materialelor care pot să crească costul de operare;

solurile cu umiditate mare sunt dificil de tratat fiind necesară și o operație de uscare a solului contaminat înainte de alimentarea lui în sistem, pentru a crește puterea de desorbție a contaminanților;

solurile argiloase și nisipoase, precum și cele cu un conținut ridicat de humus cresc în timpul de reacție.

1.3.3. Remediere electrocinetică

Este un procedeu ce îndepărtează metalele și contaminanții organici din solurile cu permeabilitate scăzută.

Tratamentele se bazează pe mecanisme de transport care includ advecția (generată de deplasarea electroosmotică și gradienții hidraulici aplicați la exterior). Principalele reacții cu transfer de electroni sunt cele de electroliză a apei:

H2O 2H+ + 1/2 O2(g) + 2e-

2H2O + 2e- 2HO- + H2(g)

Principalul scop al remedierii este de a produce migrarea cotaminanților sub suprafața solului în prezența unui câmp electric prin electroosmoză, electromigrare și electroforeză.

Electroosmoza este trecerea unui lichid polar printr-o membrană sau o structura poroasă sub acțiunea unei diferențe de potențial electric. În sol constă în deplasarea umidității solului sau a apei subterane de la un anod la un catod(introduși în sol). Deplasarea ionilor se numește electromigrare. Electroforeza este transportul coloizilor și a particulelor încarcate sub influența câmpului electric.

Aceste 3 fenomene au loc atunci când solul este supus unui curent de tensiune mică. Prin utilizarea unor agenti tensioactivi sau reactivi care cresc viteza de eliminare a contaminanților la electrozi, procesul poate fi intensificat.

Procedeul in situ presupune amplasarea în zona afectată a unor electrozi pentru a se forma un ansamblul similar unei celule electrolitice. Pentru a se menține în parametrii, la anod trebuie introdus un agent de curațare sau apă. În acest fel, la catod apa contaminată este îndepartată și supusă epurării.

Figura 1.6. Remedierea electrocinetică

Solurile cărora se poate aplica remedierea electrocinetică trebuie să aibă:

conductibilitate hidraulică redusă;

contaminanții să fie solubili în apă;

concentrații relativ scăzute ale compușilor ionici în apă.

Contaminanții care pot fi afectați de procesele electrocinetice sunt:

metalele grele;

metalele radioactive;

anioni anorganici (azotat, sulfat);

lichide nemiscibile cu apa, mai grele decat apa;

cianuri;

hidrocarburi petroliere (motorină, benzină, kerosen, uleiuri lubrifiante);

explozivi;

contaminanți micști organici sau anorganici;

hidrocarburi halogenate;

hidrocarburi aromatice polinucleare.

1.3.4. Remediere electrocinetică combinată cu bioremedierea

Bioremediere, implică degradarea compușilor organici, folosind microbi, a primit o mare atenție, pentru că este ecologică, ieftină, și necesită consum redus de energie. Cu toate acestea, este un proces lent de reabilitare și eficiența sa depinde de disponibilitatea nutrienților, biodisponibilitatea de contaminanți, și condițiile fizice, cum ar fi temperatura și umiditatea. Remedierea electrocinetică combinată cu bioremediere pot facilita injectarea de substanțe nutritive, acceptori de electroni, sau microbi (dacă este necesar) și crește biodisponibilitatea contaminanților, în special în soluri cu permeabilitatescăzută, în cazul în care tehnicile de livrare hidraulice sunt ineficiente. Reacțiile de electroliză la electrozii pot fi utilizate pentru a oferi acceptori de electroni și donatori. Hidrogenul produs la catod poate fi utilizat ca donor de electroni pentru procesele de degradare reductive, în timp ce oxigenul produs la anod poate fi utilizat pentru biodegradarea oxidativă.

Electrobioremedierea este un nume generic pentru un grup mare de metode de curățare care folosesc ambele fenomene microbiologice pentru degradare și electrocinetică pentru transportul de contaminanți, nutrienți subterani, TEA și microbi degradanți de impurități . O trecere în revistă a cererilor de succes ale electrocineticii pentru remedierea solului contaminat cu poluanți organici in situ este dată de Lageman și colaboratorii . Întrucât nutrienți, TEA, metale, sau apa – contaminanți solubili pot fi transportate pe distanțe mai mari, transportul electrocinetică de HOC este limitată datorită solubilității scăzută în apă . Pentru electrobioremedierea in-situ a HOCs, cu toate acestea, "microscară" dispersie, mai degrabă decât transportul HOC "macroscopică" (extracție HOC) poate fi tot ceea ce este necesar ca bacteriile sunt omniprezente în sol . În ceea ce priveste procesele electrocinetice pentru spori mobilizarea mediului subsurface componente, contaminanți și/sau microorganisme, acestea au potențialul de a spori probabilitatea de contacta bacteriile și substraturile lor și în consecință, pentru a acoperi distanțele necesare pentru biotransformare eficientă. Acest lucru este de o importanță deosebită în fi ne subsuprafața granulate, în cazul în care conductivitatea de presiune – condus (de exemplu, hidraulică) de flux de apă este extrem de mică și, prin urmare, duce la cvasi – apă stătătoare în micro – și nanopori care nu permit amestecarea adecvată a contaminanților, nutrienți, și TEA și, în consecință, pentru biodegradare contaminantă eficientă .

CAPITOLUL II. STUDIU DE CAZ

2.1. Date generale

În ceea ce privește activitatea experimentală, s-au realizat o serie de experimente la nivel de laborator. Solul folosit pentru activitatea experimentală a fost de două feluri: sol contaminat natural cu produse petroliere și sol contaminat artificial cu țiței. Activitatea experimentală a fost posibilă cu ajutorul echipamentelor achiziționate dintr-un proiect finanțat din fonduri europene, un proiect POSCCE, cu acronimul RECOLAND.

Zona de unde a fost prelevat solul poluat natural cu produse petroliere, este prezentată în figurile 2.1 (a și b).

a)

b)

Figura 2. 1 Poziționarea zonei de prelevare a solului contaminat natural

Solul utilizat pentru activitatea experimentală, a fost unul bogat în compuși organici persistenți și a fost prelevat dintr-o zonă apropiată de DN 1, unde au avut loc activități de extragere și prelucrare a produselor petroliere. Contaminarea solului este naturală.

Solul a fost prelevat din 9 puncte conform unei scheme de prelevare anterior stabilită(Figura 2.2), de la 2 adâncimi diferite, și anume: 0-20 cm și 20-40 cm. Aspectul solului este preponderent lutos, încărcat cu o cantitate relativ mare de apă datorită faptului că înainte de sesiunea de prelevare în zona a plouat destul de mult.

Figura 2. 2 -Schema prelevare sol

De asemenea se poate observa cu ochiul liber poluarea cu produse petroliere, datorită prezenței culorii negre din zona lucru care ulterior poate fi confirmat și de prezența unui rezervor în amonte, plin cu o substanță negricioasă și vâscoasă. Acest rezervor se presupune a nu fi perfect etanșat, deoarece zona preponderent poluată, așa cum se observă în urma unei analize vizuale, este cea din apropierea rezervorului (Figura 2.3).

Pentru determinările inițiale de TPH s-a decis amestecarea probelor din cele 9 puncte de prelevare, rezultând astfel 2 probe mixte, și anume una la 0-20 cm și una la 20-40 cm. În afară de aceste două probe s-a decis analizarea și a unei probe din zonă foarte poluata cât și una dintr-o zonă adiacentă.

Figura 2. 3. Zona rezervorului ce conține deșeuri petroliere

Se poate observa din poză (figura 2.4) că este prezent în zonă și un puț de monitorizare care, din câte ni s-a explicat este folosit în general de cei de la Agenția de mediu pentru a se verifica nivelul de poluare din zonă.

Figura 2. 4. – Zona cu puțul de monitorizare

În zona punctului de prelevare nr.1 și nr.7 avem o zonă cu iarbă ceea ce înseamnă că în zona nu avem o poluare excesivă.

În zona punctului de prelevare nr.3 s-a observat că la adâncimea 20-40 cm avem piatra destul de preponderent, la fel ca la punctul nr 6 unde s-a observat prezența unui strat de piatră încă de la adâncimea 20-30 cm.

În zona punctului de prelevare nr.8 se observă că s-a adus de curând sol însă nu se știe cantitatea de poluant prezenta în solul acesta.

În vederea determinării caracteristicilor inițiale ale solului, au fost realizate o serie de analize, în urma cărora s-au obținut următoarele rezultate:

densitatea solului este de aproximativ 1.5 g/cm3;

umiditatea solului este de aproximativ 20% (s-a realizat cu ajutorul unei etuve, Figura 2.4);

granulometria solului este: 12.78% d>4mm; 3.34% d>2 mm; 27.71% d>0.8 mm; 56.17% d<0.08 mm(s-a realizat cu ajutorul unor site Figura 2.5)

Figura 2. 5. – Imagine cu contaminarea solului pe adâncime

2.2.Descrierea echipamentelor utilizate

Instalațiile experimentale folosite pentru realizarea activității de cercetare au fost realizate în cadrul unui proiect „Sistem decisional multicriterial pentru remedierea siturilor contaminate cu poluanți toxici și persistenți din marile zone industrial/RECOLAND“, proiect cofinanțat din Fondul Social European prin programul POSCCE 2007-2013, contract POSCCE ID 519; SMIS-CSNR 11982, Nr. crt. 182/18.06.2010. Au fost realizate experimente ce au presupus aplicarea tehnologiei electrochimice pe două tipuri de instalații, fiecare având o capacitate diferită de tratare a solului. În cadrul laboratorului există trei instalații diferite. Prima instalație a avut o capacitate de a trata circa 3 kg de sol, a doua 60 de kg de sol, în timp ce cea de a treia poate trata până la 750 de kg.

Fiecare din cele două instalații au ca în mare aceleași componente, adică:

celula electrochimică,

2 rețele de electrozi (unul joacă rolul de anod și unul de catod),

cabluri ce fac legătura dintre rețelele de electrozi și sursa de tensiune,

sursa de tensiune (pentru prima instalație trebuia să poată fi aplicată o tensiune minimă de 50 de V și pentru a doua o tensiune minima de 100 de V ceea ce corespunde în ambele cazuri cu o tensiune specifică de minim 1 V/cm).

Instalațiile sunt identificate cu acronimul IPER (Instalație Pilot de ElectroRemediere) și cu un număr (2 sau 3) corespunzător tipului de scară de la valoarea cea mai mică la cea mai mare. În această lucrare vor fi prezentate rezultatele obținute în urma utilizării instalației numărul 2 (IPER 2) și ceva rezultate obținute pentru instalația numărul 3 (IPER 3).

Ambele instalații experimentale au fost utilizate inițial în domeniul protecției mediului, mai exact pentru remedierea unui volum de sol contaminat cu PCB-uri, metale grele, hidrocarburi și pesticide. Pentru prezenta cercetare de dizertație solul utilizat pentru partea de cercetare experimentală a fost unul poluat natural cu produse petroliere. S-a avut grijă ca înainte de a se începe experimentele cu solul poluat doar organic, să se realizeze o curățare cât mai bună a instalațiiilor pentru a evita contaminarea cu eventuali produși ce s-ar putea regăsi din experimentele anterioare.

În Figura 2.6 este prezentată schema de principiu a instalației pilot IPER 3, însă aceeași schema se poate aplica și pentru IPER 2.

Figura 2. 6 – Schema de principiu a instalației pilot

Instalația experimentală este alcătuită din mai multe componente, se vor fi prezentate în amănunt, în cele ce urmează:

B)

Figura 2. 7 – Celula electrochimică cu rețeaua de electrozi (vedere generală): a) IPER 2; b) IPER 3

Pereții instalației experimentale IPER au fost realizați din plexiglas cu grosimea de 6 mm. Pentru confecționarea celulei, s-au folosit plăci de plexiglas, de dimensiune standard (3050 x 2050 mm), debitate într-un atelier specilizat de confecții de plexiglas, cu ajutorul unui debitor special, denumit router. Pentru celula electrochimică aferentă instalației IPER 2 a fost folosită doar o placă de plexiglass în schimb pentru cea aferentă instalației IPER 3 au fost folosite aproape două plăci. Dimensiunile celulelor electrochimice sunt următoarele:

IPER 2: 600 x 300 x 300 mm;

IPER 3: 1400 x 1000 x 500 mm;

Pentru determinarea caracteristicilor fizice și chimice ale solului contaminat, au fost folosite o serie de echipamente, achiziționate pe proiectul RECOLAND, echipamente ce sunt prezentate în continuare:

Etuva (model Nitech SLW 53 ECO) a fost utilizată pentru determinarea umidității atât a probei netratate cât și a celei tratate, parametru ce a fost necesar pentru stabilirea finală a concentrației de poluant. Umiditatea se determină prin menținerea probelor de sol timp de 24 de ore la o temperatură de 1050 C;

Figura 2. 8–Etuvă(model Nitech SLW 53 ECO)

Determinarea granulometriei s-a realizat cu ajutorul unor site de dimensiuni diferite (figura 2.9), așezate una peste alta în ordine descrescătoare a dimensiunilor gărilor la sită, dimensiunile cele mai mici regăsindu-se în zona inferioară;

Figura 2. 9 – Site și sistem de determinare a granulometriei

C863 Multi-Parameter Analyzer (Figura 2.10) Dexktop Meters –C863 a fost folosit pentru măsurarea conductibilității electrice, rezistivității electrice și a concentrației substanțelor solide dizolvate (TDS). Acesta prezintă următoarele caracteristici tehnice reprezentate în tabelul 2.1

Tabel 2.1. Caracteristicile tehnice – Multi-parameter analiyzer C863

Figura 2. 10 -Analizorul folosit pentru măsurarea diferiților parametri

În vederea monitorizării concentrației de poluant la începutul, pe parcursul și la finalul experimentului, s-au folosit o serie de echipamente care sunt descrise în continuare.

Unitate de extracție de tip Soxhlet (model Gerhardt EV-16) – figura2.11;

Figura 2. 11 – Unitate de extracție de tip Soxhlet (model Gerhardt EV-16)

Toate analizele probelor de sol au fos efectuate cu echipamentul din figura2.11și a presupus extracția motorinei din sol cu ajutorul unui solvent puternic (diclormetan – CH2Cl2). Aceste analize au fost efectuate respectând standardele naționale, mai precis stasul SR 13511:2007„Calitatea solului. Determinarea conținutului total de hidrocarburi din sol. Metodă gravimetrică”  și care face referire la determinarea conținutului total de hidrocarburi petroliere utilizând o metodă gravimetrică. Acest standard descrie metoda de dozare a conținutului total de hidrocarburi din petrol prezente în solul contaminat, prin metoda gravimetrică, fiind o soluție foarte rapidă pentru o determinare globală. Standardul este aplicabil pentru determinări din probe de sol.

Rotavapometru (model Heidolph Heidzap Hei-VAP) – figura 2.12a fost folosit pentru evaporarea diclormetanului din proba extrasă cu ajutorul Soxhletului;

Figura 2. 12 -Rotavapometru (model Heidolph Heidzap Hei-VAP)

Pompă vacuumetrică (model Heidolph ROTAVAV – valve) – figura 2.13;

Figura 2.9. Pompă vacuumetrică (model Heidolph ROTAVAV – valve)

2.3.Metodologie de lucru

2.3.1. Determinarea cantitativă a poluantului

Metodologia de lucru presupune pretratarea, prelevarea și analiza concentrațiilor de poluanți conform SR 13511.

În ceea ce privește pretratarea, această etapă a presupus mărunțirea solului până când s-a ajuns la o granulometrie cât mai mică, după care s-a adăugat apa necesară pentru a crește umiditatea terenului până la un minim de 20% (dacă se obținea mai mult nu erau probleme).

Prelevarea s-a realizat tot timpul din mai multe zone, astfel:

inițial se luau probe înainte de a se introduce solul în instalație, din mai multe zone și se amesteca;

intermediar sau final, s-au prelevat în principal probe din 3 zone pentru testul electrochimic, și anume din zona anodului, a mijloculuiși a catodului; și pentru testele ce implicau și fitoremedierea, din două zone, și anume anod și catod.

Pentru determinarea concentrațiilor de poluanți s-a folosit metodologia descrisă în standardul SR 13511, conform căruia trebuie urmăriți următorii pași:

pentru fiecare probă s-au luat 300g de sol și s-au amestecat bine, se fărămițează solul dacă este nevoie. Pentru fiecare cartuș de hârtie de filtru în parte s-a cântărit între 1-20g, și pe de altă parte 100 g sau mai mult vor fi folosite pentru determinarea umidității probei respective.

prima dată se cântărește hârtia de filtru pe balanța de precizie cu 4 zecimale, și se duce la zero balanța. Apoi se cântărește circa 15 g de sol umed.

se scoate solul cu tot cu hârtie de filtru și se împachetează în aceasta având grija să nu se piardă sol.

Se cântărește bolul de sticlă în care va colecta extractul, înainte de începerea experimentului, după ce se împachetează, se introduce în cartușul de Soxhlet apoi se bagă în partea de mijloc a unei coloane de Soxhlet și se adaugă 250 ml de solvent (clorură de metilen).

se dă drumul la apă și la temperatură. Temperatura se fixează inițial la 2 și apoi se poate reduce până la 1.8 după ce se observă că începe să fiarbă.

După ce începe să fiarbă se face extracția pentru o perioadă ce poate varia între 4 și 8 ore (de preferat 4 ore) până ce în coloana din mijloc se observă că partea lichidă nu mai este colorată. După cele 4 ore se oprește Soxhletul și se lasă să se răcească bine balonul.

se montează balonul la rotavapor și se dă drumul la acesta:

se cântărește balonul cu tot cu conținut de TPH și apoi se face diferența.

cantitatea de TPH obținută se transformă în mg și se împarte la cantitatea de sol cântărită inițial în kg.

2.3.2. Etapele aplicării tratamentului electrochimic

Tratamentul electrochimic va fi aplicat la nivel de laborator pe instalații experimentale diferite pentru a se observa eficiența metodei aplicate pe cele două tipuri de sol, cel contaminat natural și cel contaminat artificial.

În vederea aplicării tratamentului electrochimic, o serie de activități trebuiesc realizate, activități ce vor fi enumerate în continuare:

se verifică prezența în sol a unor pietre sau bolovani, și se îndepărtează pentru a nu deteriora echipamentele din laborator;

se pregătește celula electrochimcă ce va fi utilizată pentru experimentul curent, prin curățarea ei foarte bine de tot ceea ce înseamna urme de poluant și sol;

se fac conexiunile la electrozi și se introduc electrozii pe poziție;

se începe introducerea solului în celula electrochimică, având grijă să tasăm bine solul pentru a nu lăsa spații libere;

se preiau probe de sol din cele trei zone de interes (anod, mijloc, catod) în vederea identificării prezenței poluantului din punct de vedere cantitativ;

se stabilește tensiunea specifică pentru experiment și se realizează conexiunile la sursa de curent continuu;

se stabilește și perioada maximă de aplicare a tratamentului precum și perioadele de monitorizare;

după ce se pornește experimentul, în prima zi se verifică în periodic valorile unor parametri stabiliți anterior, precum: pH, conductivitate, potențial redox, variația intensității curentului în timp, concentrația poluantului în proba analizată, umiditatea probei analizate;

monitorizarea intermediară se va face pentru cele trei zone de interes, urmărind parametrii menționați anterior;

la finalul experimentului, se îndepărtează solul din celula electrochimică, și se curăță pentru a o pregăti pentru următorul experiment;

Rezultatele obținute pentru aceste experimente sunt prezentate în subcapitolul 2.4.

2.3.3. Etapele aplicării tratamentului biologic – bioremedierea

În cadrul metodelor de remediere experimentate în întreaga lume, bioremedierea in situ, bazată pe activitatea microorganismelor de a folosi hidrocarburile din țiței drept sursă de carbon și energie, este considerată cea mai eficientă, în special, datorită faptului că nu implică perturbarea severă și ireversibilă a structurii și implicit însușirilor pedogenetice ale solului afectat și costului relativ scăzut.

În cadrul acestui proces complex, când biodegradarea țițeiului este completă, acesta este supus transformărilor metabolice de către microorganisme până la obținerea de CO2 și H2O.

Dezvoltarea unui protocol de bioremediere necesită o caracterizare completă a sitului poluat, a geologiei substratului și distribuției contaminanților. Acesta cuprinde o serie de etape:

Recoltarea probelor. Pentru a fi reprezentativă, trebuie să țină cont de variabilitatea condițiilor pedologice, geologice și hidrologice, folosind un procedeu statistic potrivit (Huesmann, 1994).

Caracterizarea contaminanților: în cazul poluării cu țiței, un amestec extrem de complex de hidrocarburi cu structuri moleculare diverse (benzen, etilbenzen, toluen, xilen, hidrocarburi aromatice policiclice), succesul bioremedierii depinde în foarte mare măsură de cunoașterea nu numai a conținutului total de hidrocarburi (TPH – total petroleum hydrocarbons), ci a compoziției în diferite hidrocarburi. În mod obișnuit, acestea sunt: hidrocarburi saturate (alcani și cicloalcani) și aromatice (mono- și poli- nucleare). Fracțiunea polară a țițeiului, care conține azot, sulf și oxigen, este reprezentată de asfaltene și rășini.

Însușirile fizico-chimice ale solului: tipul solului influențează direct cinetica procesului de biodegradare. Conținutul ridicat de materie organică și argilă, prin suprafețele adsorbtive create, pot limita semnificativ bioaccesibilitatea hidrocarburilor din țiței la microorganismele implicate în degradare (Huesmann, 1994; Tang et al., 1998).Caracteristicile fizice care pot influența procesul de bioremediere sunt porozitatea, densitatea și permeabilitatea pentru aer a solului. Descompunerea microbiană a hidrocarburilor se desfășoară în condiții aerobe, iar în condiții neprielnice de aerare a solului, procesele de biodegradare își pot reduce foarte mult viteza. Importanța permeabilității constă in aceea că determină rata transferului de electroni acceptori în solul contaminat. Reacția solului trebuie ajustată pentru stimularea activității microorganismelor, intervalul optim de pH fiind 6-8 (Hicks and Caplan, 1993).

Determinarea proprietăților microbiologice: proprietățile microbiologice ale unui sol constituie factorul vital determinant al procesului de biodegradare.

Determinări cantitative: Caracterizarea microbiologică include determinarea numărului total de microorganisme, prin metoda standard a inoculării în Plăci Petri (Clark, 1965; Franson, 1976) și a utilizatorilor de hidrocarburi. Determinarea degradatorilor specifici de hidrocarburi se realizează prin cultivarea diluțiilor de sol pe mediu de cultură care conține elemente și microelemente nutritive necesare creșterii și dezvoltării celulare, dar ca unică sursă de carbon și energie numai carbonul conținut în structura chimică a hidrocarburilor din țiței. Microorganismele care se dezvoltă în aceste condiții sunt utilizatori de hidrocarburi și, izolate și purificate pot fi folosite pentru crearea unui inocul de îmbogățire a comunității autohtone de microorganisme din solul supus bioremedierii.

Determinări calitative: unul dintre cele mai importante aspecte ale cercetărilor în domeniul bioremedierii este cel cu privire la identificarea taxonomică a microorganismelor: bacterii, levuri, fungi filamentoși, implicate în procesele de biodegradare. Este extrem de importantă cunoașterea speciilor microbiene dintr-un sol poluat, deoarece foarte multe dintre acestea sunt specii patogene sau potențial patogene pentru animale și om. De aceea, manipularea probelor atât în timpul recoltării, cât și a analizării în laborator necesită o maximă atenție și protecție.

Evaluarea potențialului de biodegradare: potențialul de biodegradare al componentelor majore din țiței scade în ordinea: alcani cu lanțuri de carbon neramificate alcani cu lanțuri de carbon ramificate naftalene aromatice polinucleare molecule polare (Huesemann, 1994). Microorganismele atacă selectiv și specific fiecare component al țițeiului (Brown, 1987). Ideal este să existe în solul poluat un amestec de diferite specii de microorganisme care să poată degrada totalitatea fracțiunilor existente în țiței (Gruiz and Kriston, 1995). Crearea artificială a unui astfel de amestec, deși este complicată, poate fi extrem de folositoare în tehnologia de bioremediere, consorțiul de microorganisme obținut fiind folosit la îmbogățirea solului contaminat în microorganisme implicate în biodegradarea țițeiului.

Experimentarea în condiții de câmp: Aplicarea în practică a unei tehnologii de bioremediere trebuie să creeze un sistem reglat și controlat optim pentru realizarea unei eficiențe maxime. Monitorizarea în aceste condiții experimentale a valorilor numărului total de microorganisme, a structurii taxonomice a comunităților microbiene în diferite etape, ratei de supraviețuire și adaptabilitate a microorganismelor din consorțiul folosit în cazul când solul a fost îmbogățit prin inoculare, coroborate cu rata dispariției poluanților din sol, furnizează informațiile necesare elaborării unei tehnologii corecte de bioremediere a unui anumit sit contaminat.

Elaborarea unui model matematic care să exprime căile de dispariție a poluantului și modul în care influențează cinetica procesului de biodegradare fiecare dintre variabilele (parametrii) implicate.

2.4. Activitate experimentală

În ceea ce privește activitatea experimentală, au fost realizate la nivel de laborator o serie de experimente pentru aplicarea metodei electrochimice, în timp ce pentru celelalte două s-a dedus un rezultat, plecând de la concentrațiile inițiale utilizate pentru tratamentul electrochimic și de la literatura de specialitate.

2.4.1 Electroremediere

Pentru aplicarea tratamentului electrochimic au fost realizate două teste în condiții diferite, utilizând doar instalația IPER 2. Solul folosit a fost același pentru primele două teste, având o densitate de 1,477 g/cm3, iar studiul granulometriei a subliniat existența a 12,17 % particule cu diamentru mai mare de 4 mm, 3,34 % particule cu diamentrul între 4 mm și 2 mm, 27,71% particule cu diametrul între 2 mm și 0,08 mm, și 56,17% particule cu diametrul mai mic de 0,08 mm.

Primul test notat cu T1 a avut următoarele caracteristici:

Volumul tratat a fost de 0.034 m3, cu o masă tratată de 50 kg;

Dimensiuni eșantion 48 cm lungime, 30 cm lățime și 23,5 cm înălțime;

Perioada de tratament de 21 de zile;

Tensiune specifică de 0,5 V/cm;

Tensiunea aplicată a fost de 25 V;

Valoarea curentului inițial a fost de 3,18 A;

Cel de-al doilea test, notat cu T2 a avut următoarele caracteristici:

Volumul tratat este de 0,024 m3;

Dimensiuni eșantion 50 cm lungime, 30 cm lățime și 16 cm înălțime;

Tensiune inițială aplicata 12,2 V;

Tensiunea specifică a fost de 0,25 V/cm

Valoarea curentului inițial este 1,84 A;

Cel de-al treilea test, notat T3 a avut următoarele caracteristici:

Volumul tratat a fost de 0,034 m3;

Dimensiuni eșantion 48 cm lungime, 30 cm lățime și 23,5 cm înălțime;

Perioada de tratament de 21 de zile;

Tensiune specifică de 1 V/cm;

Tensiunea aplicată a fost de 50 V;

Valoarea curentului inițial a fost de 2,14 A;

Pe tot parcursul experimentelor, se monitorizează o serie de parametri pentru a observa eventualele modificări ale valorilor acestora. În continuare o să se facă o scurtă prezentare a evoluției parametrilor, după care vor fi prezentate o serie de grafice ce subliniază aceast tendință.

În primul rând, pH-ul a prezentat pentru toate cele trei teste aceeași variație. Adică în zona catodului valorile sunt cu tendințe de a trece în zona bazică în timp ce la anod spre zona acidă. Ph-ul inițial al solului pentru fiecare test a variat între 7-8. Frontul acid ce se formează la anod se deplasează de două ori mai repede către catod, având tendința să acidifieze toată proba tratată.

Potențialul redox, notat ORP, este un al doilea parametru foarte important, ce a fost monitorizat, parametru ce oferă informații relative la reacțiile de oxidare și de reducere ce au loc în timpul aplicării tratamentului. Dacă valorile măsurate sunt mai mari de 0, atunci în zona respectivă au loc reacții de oxidare, în timp ce dacă valorile sunt mai mici de zero, în zona respectiva au loc reacții de reducere. Metoda de lucru a presupus, pe lângă monitorizarea parametrilor, și schimbarea polarității în momentul în care se observa că tendința potențialului redox este de a coborî sub valoarea de zero. De obicei această tendință se întâlnea în zona catodului. După schimbarea polarității se obțineau două efecte necesare creșterii eficienței tratamentului, și anume:

s-au stimulat reacțiile de oxidare și în zona catodului, unde de obicei, fără această schimbare de polaritate se înregistrau valori mai slabe;

se asigură o uniformitate și a pH-ului, care are tendința de a avea valoarea de 7, lucru favorabil pentru dezvoltarea ulterioară a activității biologice;

Ideea tratamentului electrochimic a fost de a avea o tensiune specifică constantă, adică 1 V/cm. În urma realizării unor cercetări anterioare, s-a observat că tensiunea specifică de 1 V/cm împreună cu schimbarea de polaritate, are rezultate bune, ceea ce a dus la întrebarea dacă nu cumva s-ar putea reduce costurile aferente cu consumul de energie, prin micșorarea tensiunii specifice aplicate. Astfel unele teste au tensiune specifică diferită, așa cum se observă și din descrierile inițiale.

Pentru testul T1, din cauza ca sursa de tensiune nu accepta un curent mai mare de 3 A teoretic (practic s-a putut masura o valoare mai mare) s-a hotărât desfășurarea experimentului în mai multe etape, astfel:

Etapa 1: curent constant tensiune variabila

Etapa 2: am schimbat polaritatea după 4 zile de tratament deoarece potentialul redox în zona anodului avea valori negative

Etapa 3: dupa 5 zile de tratament rezistenta solului a crescut nepermitand trecerea curentului ca la inceput ceea ce a dus la o scadere a valorii curentului si astfel s-a putut trece la tensiune constanta;

Variația curentului pe parcursul fiecărui teste este de a avea un maxim in primele ore de la începerea tratamentului, după care de a scade și a ajunge la o valoare constantă. În testele cu schimbare de polaritate mai pot să apară și unele valori ieșit din tipar atunci cînd se schimbă polaritatea, s-au când se adaugă apă pentru a crește umiditatea, dacă aceasta a scăzut sub 20%.

Pentru testul T1, temperatura a variat între 220C și 38,30 C (în zona anodului, când s-a înregistrat o valoare ridicată a curentului).

Figura 2. 13 – Variația curentului pe perioada tratamentului T1 – IPER 1

Figura 2. 14. Variația pH-ului pentru testul T1 (pentru cele trei zone de interes)

Figura 2. 15. Variația ORP ului pe parcursul aplicării tratamentului T2

Figura 2. 16. Variația pH-ului în timpul aplicării tratamentului T2

Figura 2. 17. Variația curentului pe perioada realizării testului T3

Figura 2. 18 Variația pH-ului în timpul tratamentului T3

Figura 2. 19. Variația ORP-ului în timpul tratamentului T3

Figura 2. 20 Variația eficienței tratamentului pentru T1, cu valorile finale prezentate atât pentru o distribuție orizontală cât și verticală

Figura 2. 21 – Variația eficienței pentru testul T1 (valori medii pentru fiecare zonă de interes)

Figura 2. 22. Variațía eficienței tratamentului T2 în timp și pe diferite zone de acțiune

Figura 2. 23. Variația eficienței tratamentului T3 pentru fiecare zona de interes

Figura 2. 24. Variația eficienței tratamentului T3 pentru cele trei zone de interes, pt suma de HAP

2.4.2. Bioremediere

Ținând cont că în subcapitolul precedent, s-au abordat trei teste, cu analize pe contaminanți organici diferiți, hidrocarburi totale petroliere (HTP) și HAP. În continuare se va discuta pentru fiecare caz în parte, și pentru fiecare concentrația, eficiența celorlalte două tratamente, pe baza informațiilor gasite în literatură.

HTP

Conform articolului ‘‘Evaluation of Inoculum Addition To Stimulate In Situ Bioremediation of Oily-Sludge-Contaminated Soil’’ publicat în ’’APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY’’ de către S. MISHRA, J. JYOT, R. C. KUHAD, B. LAL aflăm faptul că în cadrul studiului efectuat, în decursul a 120 de zile au reușit să obțină o eficiență a tratamentului după cum urmează:

48,5% nivelul HTP, prin aplicarea unei combinații formate din bacterii și nutrienți;

35,7%, prin tratarea solului cu A. baumannii S30 și B. Cepacia;

38,1% prin tratarea solului cu A. baumannii S30, B. cepacia și nutrienți.

Daca s-ar urma cele 3 proceduri descrise de autori, am avea următoarele rezultate:

Testul 1

42000 mg/kg – 48,5% => 21630 mg/kg

42000 mg/kg – 35,7% => 27006 mg/kg

42000 mg/kg – 38,1% => 25998 mg/kg

Testul 2

33108 mg/kg – 48,5% => 17058 mg/kg

33108 mg/kg – 35,75% => 21278 mg/kg

33108 mg/kg – 38,1% => 20494 mg/kg

Astfel, se poate afirma că pentru o perioadă relativ scurtă se obține o eficiență medie de 40,7 %. Însă și în cazul acestui tratament, perioada de aplicare va trebui să fie mai mare pentru a putea obține valori sub limitele legale menționate în Ordinul 756/1997.

HAP

În articolul ’’Biodegradation aspects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs)’’, , ne sunt prezentate metode de remediere a solurilor contaminate cu hidrocarburi policiclice aromatice.

Conform studiului după 22 de săptămâni, concentrația inițială de hidrocarburi totale este de 4330 mg/kg sol și a scăzut la mai puțin de 120 mg /kg sol (reducere 97%) în soluri cultivate, dar numai 790 mg/kg sol (reducere 82%) în sol neplantat.

Daca s-ar urma procedurile descrie de autori in studiu, pentru zona investigata am avea o concentratie de 128 mg/kg in solurile cultivate si 1017 mg/kg in solurile neplantate.

2.4.3. Combinat

Conform articolului ”COUPLED ELECTROKINETIC – BIOREMEDIATION: APPLIED ASPECTS’’ , una dintre cele mai mari provocări cu bioremediere este acela de a fi capabil de a prezice performanța microorganismelor pentru biodegradarea contaminanților. Acest aspect este esențial atât remedierii ex-situ cât și in-situ. Orice tehnici complementare care pot direcționa și controla procesul de bioremediere sunt, prin urmare, de interes pentru oamenii de știință. În principiu, remedierea electrocinetică, având capacitatea de a controla fluxul de ioni, apa prin sol și să manipuleze pH și potențialul redox, este un candidat puternic pentru completarea bioremedierii.

În general, beneficiile potențiale ale proceselor electrocinetice și electrochimice cuplate cu bioremediere includ:

sporirea biodisponibilității contaminanților prin mobilizare electrocinetica;

cresterea numarului limitat de bacterii mobilității solului prin procese de transport electrocinetice;

electrocinetic – induce de transfer de masă și transportul de electroni acceptori ionice și nutrienți;

producția electrochimice de donori de electroni limitate (H2) și acceptori (O2)

Bioremedierea a fost aplicată la o contaminare a hidrocarburilor într-o serie de contexte, de la sistemele de apă la scurgerile de petrol și de contaminare a solului. Pentru remedierea terenurilor, cele mai multe tehnologii in situ și ex situ sunt dificil de a utiliza atunci când există o infrastructură complexă prezentă în vecinătatea contaminării (Vik și Bardos, 2002). Din acest motiv, există o cerere pentru o încredere în tehnologia situ, care este capabilă să depoluarea hidrocarburi prin depășirea problemelor de biodisponibilitate, livrare nutrienți, precum și capacitatea de a optimiza biodegradare fără a avea acces direct la zona contaminată

Aplicarea unui curent continuu de joasă tensiune într-un sistem de sol poate induce o serie de procese fizico-chimice, inclusiv electroosmoza, electromigrarea, electroforeză și electroliză. Electroosmoza poate fi folosit ca o tehnică de spălare in situ pentru mobilizarea contaminanților non hidrocarburi sau chloroethene încărcate din subteran. O dată accesibili, contaminanți pot fi degradați in situ sau pot fi deplasați mai departe prin sol într-o zonă accesibilă și apoi tratațiex situ prin procedee de tratare fizice sau biologice, fără obligația de a excava solurilor naturale ale subsolului.

Studii efectuate de autori Jackman și Carter au demonstrat că remedierea electrocinetică singură are potențialul de a spori biodegradarea constituenților de kerosen în sol. De asemenea, au arătat că eficiența este foarte dependentă de natura chimică a componenților și de tipul de sol. În afară de contaminanți, microorganismele sunt supuse unor procese de transport electrocinetice. Microorganismele, culturi pure în special, s-au dovedit a fi transportate într-un câmp electric ; ,. , . În funcție de speciile de microorganisme, la pH neutru, sarcinile negative sau pozitive sunt predominante pe suprafața celulei, conducând la un transport electrocinetic spre anod sau catod, respectiv. Informații detaliate privind interacțiunea microorganismelor cu câmpul electric este furnizat în

În ciuda studiilor promițătoare care confirmă potențialul electrocinetic de a mobiliza contaminanți și microorganismele, doar câteva studii de laborator și studii de teren chiar mai puțin au arătat de fapt combinația de electrocinetic și biodegradabilitate și confirmă potențialul de stimulare a procesului cuplat. O trecere în revistă a potențialului electrobioremediere și unele aplicații de succes este dată de

Conform studiilor si analizelor realizate de catre Loo in 1994, in decursul a 4 saptamani, poti elimina concentratii cuprinse intre 100 si 3900 mg/kg HTP la mai putin de 100 mg/kg de HTP. Deci se poate afirma că avem o eficiența de peste 95%, mai precis 97,43%.În cadrul analizelor efectuate ne rezultă o concentrație medie inițială de 37554 mg/kg de HTP (media a doua teste: T1=42000 mg/kg, T2=33108 mg/kg), iar în urma aplicării tratamentului ar putea rezulta o concentrație finală de 965 mg/kg (valoare ce se află sub unele limite legale). Pentru HAP, aceeași metodă ar putea fi aplicată cu succes, astfel că plecând de la o concentrație inițială de 4236 mg/kg se poate ajunge la o concentrație de 108 mg/kg ( valoare cu mult sub limita legală).

In concluzie putem scadea concentratia de hidrocarburi petroliere totale (HTP) din zona investigata prin metoda combinata (bioremediere si electroremediere).

CONCLUZII

Alinierea deplină la cerințele acquisului comunitar de mediu a fost estimată de autorități la circa 29 de miliarde de euro pentru perioada 2001 – 2021. Costurile vor fi suportate în proporție de 20% de la bugetul de stat, circa 30% din fonduri UE, circa 30% de către agenții economici și restul din alte surse. Costul total necesar pentru investiții doar în vederea conformării instalațiilor industriale ce intră sub incidența Directivei europene de prevenire și control integral al mediului este de 2,8 miliarde de euro. Controlul poluării industriale, impune funcționarea rafinăriilor pe baza unei autorizații integrate de mediu, titularii acestora având următoarele obligații: prevenirea poluării majore, valorificarea, neutralizarea și eliminarea deșeurilor, utilizarea eficientă a energiei, prevenirea accidentelor de mediu, aducerea amplasamentului într-o stare optimă pentru reutilizarea la încetarea activității.

Figura 2. 25. Fluxul tehnologic specific unei schele de extracție petrol/gaze [ ]

În România, impactul semnificativ al industriei de petrol cu mediul are vechimea industriei extractive, atestată de peste 150 ani, și a industriei de prelucrare de peste 145 de ani ; când a intrat în funcțiune rafinăria Cîmpina, în anul 1985, pictorul N. Grigorescu a exclamat: “… și mi-au întunecat cerul!”. Statistic, poluarea, infestările cu produse petroliere sunt datorate:

diversității activităților umane, circa 65%;

industriei de prelucrare – distribuție, circa 25%;

șantierelor de petrol (exploat ărilor), circa 10%.

suprafata de terenuri agricole poluate cu titei si apa sarata era de cca 50 000 ha (raport MAPM 2000).

În această lucrare, s-au prezentat trei teste, primele două sunt realizate pentru un sol poluat natural, și al treilea pe un sol poluat artificial cu țiței. Poluarea naturală a fost considerabil mai mare decât cea artificială, deoarece zona de unde s-a excavat solul este o zona amplasată în imediata apropiere a unui rezervor utilizat pentru depozitarea deșeurilor petroliere, rezervor ce se putea observa că era spart.

Metoda bioremedierii este o metodă eficientă ce reușește să ajungă la o eficiență de peste 95%, însă este o metodă pretențioasă, dacă putem să-i spunem așa, deoarece trebuie asigurate condițiile optime pentru microorganisme, umiditate, temperatură, nutrienți, etc.

Electroremedierea este o metodă ce a apărut ca o soluție pentru contaminarea cu metale grele, și care ulterior a fost aplicată și pentru poluanți organici.

Aplicarea unui curent continuu de joasă tensiune într-un sistem de sol poate induce o serie de procese fizico-chimice, inclusiv electroosmoza, electromigrarea, electroforeză și electroliză. Electroosmoza poate fi folosit ca o tehnică de spălare in situ pentru mobilizarea contaminanților non hidrocarburi sau chloroethene încărcate din subteran. Din această metoda electrochimică poate fi combinată cu cea biologică, pentru a putea pe de o parte scădea costurile cu consumul de curent, dar de a scădea și timpul necesar obținerii unei eficiențe mari specifice bioremedierii.

Toate cele trei metode au avut eficiențe promițătoare. Mai ales dacă se hotărește aplicarea acestora pe o perioada mai lungă de timp. O comparație între eficiențele celor trei tratamente, pentru cele trei teste, este prezentată în figura 2.26.

Figura 2. 26. Eficiența celor trei tratamente

BIBLIOGRAFIE