AbstractsEarth & Environmental Science

Leaching of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and heavy metals from the oil shale processing wastes and from waste-based products

by Jekaterina Jefimova




Institution: Tartu University
Department:
Year: 2015
Record ID: 1123390
Full text PDF: http://hdl.handle.net/10062/46279


Abstract

Antud doktoritöö eesmärgiks on põlevkivi termilise töötlemise jäätmete ja põlevkivi töötlemise jäätmetest valmistatud ehitusmaterjalide keskkonnaohtlikkuse hindamine. Põlevkivi suure mineraalaine sisalduse tõttu tekitatakse töötlemise käigus suurtes kogustes tahkeid jäätmeid: termilise töötlemise käigus tekib põlevkivi poolkoks ja põletamisel tekib põlevkivi tuhk, millest taaskasutatakse ainult väike osa. Põlevkivi termilise töötlemise jäätmed sisaldavad ohtlikke raskmetalle ja polütsüklilisi aromaatseid süsivesinikke (PAH-e). Jäätmete keskkonnamõju sõltub pigem saasteainete mobiilsusest, mitte nende sisaldusest lähtematerjalis. Seetõttu saab mõju keskkonnale hinnata vaid läbi aine ülekande tahkest faasist vesifaasi, ehk leostumise abil. Käesolev töö tutvustab leostuvusuuringud väli- ja laboritingimustel. Uuring näitas võimalust hinnata tahkete jäätmete hoidlate keskkonnamõju tõhusa ning odava meetodiga välitingimustes kasutamiseks. Selgus, et poolkoksimäed on ohtlikke PAH-ide ja metallide allikaks pika aja jooksul. PAH-ide leostuvus vanast poolkoksi jäätmehoidlast oli suurem võrreldes hiljuti võetud kasutusele hoidlaga. Töös näidati, et metallide transpordiga keskkonnas võivad olla seotud kolloidid. Uuriti fluoro-PAH-ide (F-PAH-id) kasutust sisestandarditena GC-MS analüüsil. Käesolevas töös uuriti uudse SPME (Solid Phase Microextraction, ehk Tahke Faasi Mikroekstraktsioon) meetodi rakendamist leovee analüüsil. SPME metoodikat kasutati bioloogiliselt kättesaadava (Cfree) PAH-ide fraktsiooni määramiseks. Selgus, et Cfree on väike osa kogu PAH-idest (ainult 0,01-2,7%) leostusvee proovides, mis näitab PAH-ide tugevat seost orgaaniliste ja mineraalainetega. Hinnati PAH-ide ja metallide leostuskäitumist tolmpõletuse ja keevkihtkatla lendtuhast ning tuhast valmistatud mörtidest ja betoonkehadest. Selleks kasutati granuleeritud materjali leostustesti EN 12457-2(2002) ja monoliitse materjali leostustesti EN CEN/TC 15862(2012). PAH-ide sisaldus leovees oli madalam põhjavee keskkonnakvaliteedinäitajatest. Väikese molekulmassiga PAH-ide leostumine leidis aset kõikidest mörtidest ja betoonkehadest, sõltumata tardumisajast. Töö tulemusena saadi väärtusliku infot põlevkivitööstuse tahkete jäätmete ning neist valmistatud produktide käitumise keskkonnas. The largest industrially used oil shale basin in the world is based in Estonia. Due to the high content of mineral matter in oil shale a significant amount of oil shale processing waste is formed. Spent shale – the waste from oil shale retorting, oil shale ash – the waste from oil shale combustion and oil shale processing waste-based products were in¬vestigated in terms of organic and inorganic pollutant leaching (PAHs and metals). The deposit and/or reuse of oil shale processing wastes may be detrimental for both the environment and human health because of entrained organic (polycyclic aromatic hydrocarbons – PAHs) and inorganic (heavy metals) pollutants. In general, the environmental impact of the pollutants is related to their availability for transport and bio-uptake, rather…