Závěrečná zpráva grantu 216/2002/B-GEO/PřF

Název projektu:Vliv huminových sloučenin na rozpouštění olověných metalurgických strusek
Hlavní řešitel:RNDr. Jan Jehlička, Dr.
Spoluřešitelé: Mgr. Vojtěch Ettler, PhD.; Marie Komárková; RNDr. Martin Mihaljevič, CSc.
Období řešení:2002-2003
Celková dotace:280 tis. Kč

Souhrn výsledků

První rok projektu byl věnován odběru vzorků strusek z příbramských hutnických odvalů a jejich mineralogicko-geochemické charakteristice. Z 20 kg materiálu byla drcením a  sítováním připravena frakce 2-5 mm použitá pro 2 série loužících testů. Specifický povrch studované frakce byl studován pomocí BET (N2) tak, aby bylo možno výsledky loužících testů vztáhnout na povrch a porovnat tak výsledky s předchozími pracemi. Mineralogické studium pomocí SEM/EDS a DRX ukázalo, že kovy jsou zejména přítomné v podobě sulfidických a kovových inkluzí uzavřených ve skle a silikátech. Celkové chemické analýzy studované frakce strusky ukázaly, že obsahy kovů dosahují (v mg/kg): 36300 pro Zn, 11622 pro Pb, 972  pro Cu a 264  pro As.
První loužící testy byly provedeny v horizontu 30 dnů v roztocích kyseliny citrónové, která je vhodným simulátorem jednoduchých karboxylových kyselin, které se vyskytují v půdních roztocích, zejména v kořenové zóně. Výluhy byly odebírány v časové řadě a analyzovány pomocí AAS (hlavní a stopové prvky), ICP-MS (As) a kapilární elektroforézy (hlavní anionty). Pevná fáze byla studována pomocí XRD, Ramanovské spektrometrie a transmisního elektronového mikroskopu (TEM/EDS). Výsledky chemismu byly použity pro termodynamické speciační modelování pomocí programu PHREEQC-2. Bylo zjištěno, že ve slabém citrátovém výluhu (který lépe odpovídá reálným půdním podmínkám) došlo ke tvorbě pevné fáze, která velmi efektivně zachytávala uvolněné kontaminanty (Pb, As, Zn, Cu). Tato pevná byla pomocí TEM a Ramanovské spektroskopie identifikována jako amorfní oxid/hydroxid železa. Výsledky prvních loužících testů byly zpracovány do publikace předložené do časopisu Chemosphere (Elsevier Science) (Ettler et al., 2004). Tato práce byla také publikována v podobě rozšířeného abstraktu na studentské konferenci (Komárková et al., 2003) a v podobě diplomové práce M. Komárkové, obhájené v červnu 2003.
Druhý rok projektu byl zaměřen na podobný loužící experiment, tentokrát provedený s přírodním rašelinným roztokem vzorkovaným v Slavkovském lese (Lysina) a s referenčními fulvokyselinami získanými z International Humic Substances Society. Fulvokyseliny a rašelinná voda byly charakterizovány standardními metodami. Loužící testy byly provedeny v horizontu 30 dnů. Dosud získaná analytická data byla aplikována pro speciační výpočet pomocí programu MINTEQA2 a porovnána s výsledky získanými z jednoduchých vodných a citrátových výluhů.

Fulvokyseliny jsou účinnými činidly podílejícími se na rozpouštění strusek. To odpovídá předpokladům, založeným na srovnání problematiky s rozpouštěním přírodních minerálních fází. Jejich účinnost je nižší ve srovnání s roztoky kyseliny citronové a vyšší ve srovnání s rozpustností ve vodě. Vzhledem k jejich přírodním koncentracím v půdních roztocích a s ohledem na jejich stabilitu v půdním prostředí jsou to právě fulvokyseliny, které významně zvyšují rozpustnost struskového materiálu v těchto prostředích.
Výsledky jsou postupně zpracovávány do formy další publikace, která bude předložena do časopisu Organic Geochemistry (Elsevier Science) (Jehlička et al., in prep.). Část zpracovaných dat bude součástí prezentace V. Maška na Studentské konferenci v Brně (březen 2004) a bude obsažena v jeho diplomové práci, jejíž obhajoba je plánována na červen 2004.