ORIGINAL PAPER
Comparative analysis of the evaluation of the influence of waste on the environment depending on the applied research method (on the example of brown coal ash)
More details
Hide details
Submission date: 2019-08-23
Final revision date: 2019-10-23
Acceptance date: 2019-12-20
Publication date: 2019-12-20
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2019;35(4):135-146
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
The problem of the migration of metal ions in the environment remains a current problem in light of the quality of obtained crops. The necessity of more and more frequent use of alternative sources of biogens in the form of waste substances, poses a threat of loading significant amounts of metals into the soil – including heavy metals harmful to human health and life.
The article discusses a significant problem, namely the comparison of the results of the environmental impact of waste, obtained on the basis of legally authorized leaching tests (three-stage leaching test according to PN-EN 12457:2006), with results obtained from sequential chemical extraction (performed in 4-step chemical extraction developed and recommended in European Union countries by Communities Bureau of References – BCR).
The study covered an investigation of industry fly ash from the combustion of lignite, in which Cu, Zn, Cd, Ni, Pb, Cr, Na, K, Li concentrations and loads were calculated. A mobility of analyzed elements was established on this basis. From heavy metals, the highest values in fraction I were noted for nickel and copper and zinc as well as nickel were noted for fraction IV. Peaking values of electrolytic conductivity in eluates was created by high concentrations of macroelements (Na and K). These tests confirm that the leaching tests used for their application in the natural environment indicate such concentrations at the highest levels that can be obtained at the first or second stage of sequential chemical extraction, and thus their proper full environmental impact is not known.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Analiza porównawcza oceny wpływu odpadów na środowisko w zależności od zastosowanej metody badawczej (na przykładzie popiołu węgla brunatnego)
testy wymywalności, popioły lotne, metale ciężkie, ekstrakcja sekwencyjna, węgiel brunatny, BCR
Problematyka obiegu jonów metali w środowisku pozostaje aktualnym problemem w świetle jakości uzyskiwanych płodów rolnych. Konieczność coraz częstszego wykorzystywania alternatywnych źródeł biogenów w postaci substancji odpadowych stwarza zagrożenie wnoszenia do gleb znacznych ilości metali – w tym szkodliwych dla zdrowia i życia człowieka – metali ciężkich.
W artykule poruszono istotny problem, jakim jest porównanie wyników oceny oddziaływania odpadów na środowisko uzyskanych w oparciu o wykonanie prawnie usankcjonowanych testów wymywalności (trzystopniowy test wymywalności wg PN-EN 12457:2006), z wynikami uzyskanymi z badań sekwencyjnej ekstrakcji chemicznej (w pracy wykonano 4-stopniową ekstrakcję chemiczną opracowaną i zalecaną w krajach Unii Europejskiej przez Communities Bureau of References – BCR).
Badaniom poddano popiół lotny ze spalania węgla brunatnego w przemyśle energetycznym, w którym oznaczono stężenia Cu, Zn, Cd, Ni, Pb, Cr, Na, K, Li. Na tej podstawie określono mobilność analizowanych pierwiastków. Najwyższe stężenia we frakcji I zanotowano dla chromu i miedzi, zaś w pozostałości (frakcja IV) dla cynku i niklu. Wysokie wartości przewodności elektrolitycznej eluatów były wynikiem znacznych zawartości makropierwiastków (Na i K). Badania te potwierdzają, że testy wymywalności stosowane na potrzeby ich aplikacji w środowisku przyrodniczym wskazują co najwyżej takie stężenia, jakie uzyskujemy na pierwszym ewentualnie drugim stopniu sekwencyjnej ekstrakcji chemicznej. Co za tym idzie, nie poznajemy ich właściwego pełnego oddziaływania na środowisko.
REFERENCES (14)
1.
Ciesielczuk et al. 2018 – Ciesielczuk, T., Rosik-Dulewska, C., Poluszyńska, J., Miłek, D., Szewczyk, A. and Sławińska, I. 2018. Acute Toxicity of Experimental Fertilizers Made of Spent Coffee Grounds. Waste Biomass Valor 9, pp. 2157–2164. [Online]
https://doi.org/10.1007/s12649... [Accessed: 2019-08-02].
2.
Hei et al. 2016 – Hei, L., Jin, P., Zhu, X., Ye, W. and Yang, Y. 2016. Characteristics of Speciation of Heavy Metals in Municipal Sewage Sludge of Guangzhou as Fertilizer. Procedia Environmental Sciences, Selected Proceedings of the Tenth International Conference on Waste Management and Technology 31, pp. 232–240. [Online]
https://doi.org/10.1016/j.proe... [Accessed: 2019-08-02].
3.
Jukić et al.2017 – Jukić, M., Ćurković, L., Šabarić, J. and Kerolli-Mustafa, M. 2017. Fractionation of Heavy Metals in Fly Ash from Wood Biomass Using the BCR Sequential Extraction Procedure. Bull Environ Contam Toxicol 99, pp. 524–529. [Online]
https://doi.org/10.1007/s00128... [Accessed: 2019-08-02].
4.
Konieczyński et al. 2017 – Konieczyński, J., Komosiński, B., Cieślik, E., Konieczny, T., Mathews, B., Rachwał, T. and Rzońca, G. 2017. Research into properties of dust from domestic central heating boiler fired with coal and solid biofuels. Archives of Environmental Protection 43, pp. 20–27. [Online]
https://doi.org/10.1515/aep-20... [Accessed: 2019-08-02].
5.
Krgović et al. 2014 – Krgović, R., Trifković, J., Milojković-Opsenica, D., Manojlović, D. and Mutić, J. 2014. Leaching of Major and Minor Elements during the Transport and Storage of Coal Ash Obtained in Power Plant. ScientificWorldJournal 2014. [Online]
https://doi.org/10.1155/2014/2... [Accessed: 2019-08-02].
6.
Pathak et al. 2009 – Pathak, A., Dastidar, M.G. and Sreekrishnan, T.R. 2009. Bioleaching of heavy metals from sewage sludge: A review. Journal of Environmental Management 90, pp. 2343–2353. [Online]
https://doi.org/10.1016/j.jenv... [Accessed: 2019-08-02].
7.
Pöykiö et al. 2016 – Pöykiö, R., Mäkelä, M., Watkins, G., Nurmesniemi, H. and Dahl, O. 2016. Heavy metals leaching in bottom ash and fly ash fractions from industrial-scale BFB-boiler for environmental risks assessment. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 26, pp. 256–264. [Online]
https://doi.org/10.1016/S1003-... [Accessed: 2019-08-02].
8.
Regulation of the Minister of Maritime Economy and Inland Navigation of July 12, 2019 (Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Śródlądowej z dnia 12 lipca 2019 r.) (in Polish).
9.
Rosik-Dulewska et al. 2013 – Rosik-Dulewska, C., Karwaczyńska, U. and Ciesielczuk, T. 2013. Heavy metals in granulated sludge-ash mixtures used as components of fertilizes. Chemical Industry 92(8), pp. 1520–1524.
10.
Rosik-Dulewska et al. 2008 – Rosik-Dulewska C., Glowala K., Karwaczyńska U. and Robak J. 2008. Elution of heavy metals from granulates produced from minicipal sewage deposits and fly-ash of hard and brown coal in the aspect of recycling for fertilization purposes. Archives of Environmental Protection 34(2), pp. 63–71.
11.
Rosik-Dulewska et al. 2016 – Rosik-Dulewska C., Nocoń K. and Karwaczyńska U. 2016. Production of granules from municipal sewage sludge and fly ash for their natural (fertilizer) recovery (Wytwarzanie granulatu z komunalnych osadów ściekowych i popiołów lotnych w celu ich przyrodniczego (nawozowego) odzysku).Works and Studies, Institute of Environmental Engineering of the Polish Academy of Sciences 87, pp. 187 (in Polish).
12.
Su, D.C. and Wong, J.W.C. 2004. Chemical speciation and phytoavailability of Zn, Cu, Ni and Cd in soil amended with fly ash-stabilized sewage sludge. Environ Int 29, pp. 895–900. [Online]
https://doi.org/10.1016/S0160-... [Accessed: 2019-08-02].
13.
Wang et al. 2019 – Wang, X., Zheng, G., Chen, T., Shi, X., Wang, Y., Nie, E. and Liu, J. 2019. Effect of phosphate amendments on improving the fertilizer efficiency and reducing the mobility of heavy metals during sewage sludge composting. Journal of Environmental Management 235, pp. 124–132. [Online]
https://doi.org/10.1016/j.jenv... [Accessed: 2019-08-02].
14.
Zhao et al. 2018 – Zhao, S., Duan, Y., Lu, Jincheng, Gupta, R., Pudasainee, D., Liu, S., Liu, M. and Lu, Jianhong, 2018. Chemical speciation and leaching characteristics of hazardous trace elements in coal and fly ash from coal-fired power plants. Fuel 232, pp. 463–469. [Online]
https://doi.org/10.1016/j.fuel... [Accessed: 2019-08-02].