Χρήση αργιλικών ορυκτών για την εξυγίανση ρυπασμένων αστικών εδαφών = Use of clay minerals for the sanitization of polluted urban soils.

Περίληψη

Μελετήθηκε η εκπλυσιμότητα των βαρέων μετάλλων από μείγματα αργιλικών ορυκτών, συγκεκριμένα σμεκτίτη (P1) και παλυγκορσκίτη (H1 και Κ1) από τη λεκάνη των Βεντζίων και ρυπασμένων αστικών εδαφών (Π3 και Π6) από δύο κεντρικά πάρκα της πόλης της Πτολεμαΐδας. Προετοιμάστηκαν είκοσι τρία δείγματα με διαφορετικά % κ.β. ποσοστά αργιλικού ορυκτού και εδάφους. Τα δείγματα των αργιλικών ορυκτών είναι καθαρά και πλούσια σε αργιλικές φάσεις. Συγκεκριμένα, το δείγμα σμεκτίτη περιέχει 78% κ.β. σμεκτίτη, 12% κ.β. παλυγκορσκίτη και 10% κ.β. χαλαζία, ενώ τα δείγματα παλυγκορσκίτη περιέχουν 94-97% κ.β. παλυγκορσκίτη, 0-1% κ.β. χαλαζία και 3-5% κ.β. σερπεντίνη. Με βάση τις χημικές αναλύσεις, τα δείγματα των αργιλικών ορυκτών εμφανίζονται ως προς τη μέση σύσταση του φλοιού της Γης, μέτρια εμπλουτισμένα σε Fe2O3t και μέτρια έως σημαντικά εμπλουτισμένα σε MgO, ενώ τα δείγματα Ρ1 και Κ1 εμφανίζονται επιπλέον μέτρια και σημαντικά εμπλουτισμένα σε MnO αντίστοιχα. Όσον αφορά τα ιχνοστοιχεία, τα δείγματα των αργιλικών ορυκτών εμφανίζονται σημαντικά έως πολύ εμπλουτισμένα σε Co, Cr, Ni και Se, ενώ το δείγμα Ρ1 εκτός των προαναφερθέντων εμφανίζεται σημαντικά εμπλουτισμένο και σε U. Τα δείγματα εδάφους με βάση τη παγκόσμια μέση σύσταση των εδαφών, εμφανίζονται σημαντικά εμπλουτισμένα/επιβαρυμένα σε Cr, ενώ το δείγμα Π3 εμφανίζεται επιπλέον σημαντικά εμπλουτισμένο/επιβαρυμένο σε Ni και πολύ εμπλουτισμένο/επιβαρυμένο σε Rh και U. Στις παρούσες συνθήκες pH, τα αργιλικά ορυκτά αποβάλλουν στην υγρή φάση σημαντικές ποσότητες Cr, ενώ σε μικρότερες ποσότητες αποβάλλονται από τα δείγματα Ρ1 και Η1, As και Sb και από το δείγμα Ρ1, επιπλέον Se, Pb και Cd. Τα δείγματα εδάφους απελευθερώνουν στην υγρή φάση As, Cr και Mo. Από τα μείγματα αργιλικών ορυκτών-εδάφους απελευθερώνεται στην υγρή φάση Cr, Mo, Sb, Cd, As και Se, ενώ η αποδέσμευση των περισσότερων βαρέων μετάλλων επηρεάζεται από τη μεταβολή του pH. Τα εξεταζόμενα αργιλικά ορυκτά στις παρούσες συνθήκες pH, δεν συμβάλλουν σημαντικά στη δέσμευση βαρέων μετάλλων. Μετά από επεξεργασία ή και προσθήκη συγκεκριμένων προσθέτων με στόχο την επίτευξη χαμηλότερων συνθηκών pH, τα εξεταζόμενα αργιλικά ορυκτά δύναται να αποτελέσουν υλικά ικανά για τη δέσμευση βαρέων μετάλλων, καθιστώντας τα κατάλληλα για τις συγκεκριμένες περιβαλλοντικές εφαρμογές.

The leachability of heavy metals from mixtures of clay minerals, specifically smectite (P1) and palygorskite (H1 and K1) from Ventzia basin, and polluted urban soils (P3 and P6) from two central parks in the city of Ptolemaida, were studied. Twenty-three samples were prepared, consisting of different % by weight percentages of clay minerals and soils. The clay mineral samples are pure and abundant in clay phases. Precisely, the sample of smectite consists of 78 wt% smectite, 12 wt% palygorskite and 10 wt% quartz, while the samples of palygorskite consist of 94-97 wt% palygorskite, 0-1 wt% quartz and 3-5 wt% serpentine. Based on the chemical analyses, the clay mineral samples are, compared to the average composition of the continental crust, moderately enriched in Fe2O3t and moderately to considerably enriched in MgO, while the samples P1 and K1 are additionally moderately and considerably enriched in MnO, respectively. In respect to trace elements, the clay mineral samples are considerably to very enriched in Co, Cr, Ni and Se, while the sample P1 except for the aforementioned, is considerably enriched in U. The soil samples, compared to the global average composition of soils, are considerably contaminated/enriched in Cr, while the sample P3 is additionally considerably contaminated/enriched in Ni and very contaminated/enriched in Rh and U. At the current pH conditions, clay minerals leach into the liquid phase major amounts of Cr, while in slighter amounts As and Sb from the samples P1 and H1 and additionally Se, Pb and Cd from the sample P1 are leached. The soil samples leach into the liquid phase As, Cr and Mo. From the clay mineral-soil mixtures, Cr, Mo, Sb, Cd, As and Se are leached into the liquid phase, while the release of most of heavy metals is influenced by the variations of pH. The examined clay minerals at the current pH conditions, do not contribute significantly to the capturing of heavy metals. After processing or addition of specific additives with the objective of attaining lower pH conditions, the examined clay minerals may be capable of capturing heavy metals, rendering them suitable for the specified environmental applications.