Utilization of natural and synthetic zeolitic materials as soil amendments in abandoned mine sites
Δημοσιευμένα:
Oct 9, 2018
Λέξεις-κλειδιά:
ζεόλιθο αποκατάσταση ιπτάμενη τέφρα ανάπτυξη φυτών Trifolium alexandrinum ρυπασμένο έδαφος
Περίληψη
Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της δυνατότητας χρήσης και αξιοποίησης και συνθετικών ζεολιθικών υλικών ως εδαφοβελτιωτικά για την αποκατάσταση ρυπασμένων εδαφών σε πρώην μεταλλευτικές περιοχές. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη ζεολιθικών τόφφων από τη Σάμο, το ένα πλούσιο σε κλινοπτιλόλιθο και το άλλο πλούσιο σε μορντενίτη, ως φυσικά εδαφοβελτιωτικά χαμηλού κόστους. Επιπλέον, ιπτάμενη τέφρα που προήλθε από τα ηλεκτροστατικά φίλτρα του ΑΗΣ Μελίτη στη Φλώρινα, μετατράπηκε σε συνθετικό ζεολιθικό υλικό μέσω μιας αλκαλικής υδροθερμικής επεξεργασίας με χρήση NaOH 1M. Η ορυκτολογική σύσταση των φυσικών και των συνθετικών ζεολιθικών υλικών μελετήθηκε και πιστοποιήθηκε με τη μέθοδο της περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ και με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Τα εδαφοβελτιωτικά καθώς και δείγματα ρυπασμένου εδάφους από την μεταλλευτική περιοχή του Λαυρίου, αναμίχθηκαν και αφέθηκαν να εξισορροπήσουν για 1 εβδομάδα. Μετά την εξισορρόπηση, σε γλάστρες που περιείχαν τα παραπάνω μίγματα φυτεύτηκαν σπόροι του φυτού Trifolium alexandrinum. Η αύξηση της τιμής του pH στα μίγματα εδάφους - ζεολίθου, επιβεβαίωσε την ρυθμιστική ικανότητα των ζεολιθικών υλικών και έδειξε ότι υπάρχει δυνατότητα χρήσης ζεολιθικών υλικών για την αποκατάσταση όξινα ρυπασμένων εδαφών σε περιοχές εξόρυξης θειούχων μεταλλευμάτων. Επιπλέον, τα μίγματα που περιείχαν εδαφοβελτιωτικά παρουσίασαν υψηλότερες τιμές ιοντοανταλλακτικής ικανότητας (CEC) σε σύγκριση με το αρχικό έδαφος. Ο συνθετικός ζεόλιθος που παρήχθει από ιπτάμενη τέφρα, ήταν το πιο αποτελεσματικό εδαφοβελτιωτικό για την ανάπτυξη των φυτών από όλα τα υλικά που δοκιμάστηκαν. Μεταξύ των φυσικών ζεολιθικών υλικών από τη Σάμο, το πιο αποτελεσματικό ήταν το πλούσιο σε κλινοπτιλόλιθο, πιθανώς λόγω της καλύτερης ικανότητας του στη συγκράτηση νερού.
Λεπτομέρειες άρθρου
- Πώς να δημιουργήσετε Αναφορές
-
Giannatou, S., Vasilatos, C., Mitsis, I., & Koukouzas, N. (2018). Utilization of natural and synthetic zeolitic materials as soil amendments in abandoned mine sites. Δελτίο της Ελληνικής Γεωλογικής Εταιρείας, 53(1), 78–98. https://doi.org/10.12681/bgsg.18567
- Ενότητα
- Ορυκτολογία-Πετρολογία-Γεωχημεία-Οικονομική Γεωλογία
Αυτή η εργασία είναι αδειοδοτημένη υπό το CC Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση 4.0.
Οι συγγραφείς θα πρέπει να είναι σύμφωνοι με τα παρακάτω: Οι συγγραφείς των άρθρων που δημοσιεύονται στο περιοδικό διατηρούν τα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας επί των άρθρων τους, δίνοντας στο περιοδικό το δικαίωμα της πρώτης δημοσίευσης. Άρθρα που δημοσιεύονται στο περιοδικό διατίθενται με άδεια Creative Commons 4.0 Non Commercial και σύμφωνα με την οποία μπορούν να χρησιμοποιούνται ελεύθερα, με αναφορά στο/στη συγγραφέα και στην πρώτη δημοσίευση για μη κερδοσκοπικούς σκοπούς. Οι συγγραφείς μπορούν να: Μοιραστούν — αντιγράψουν και αναδιανέμουν το υλικό με κάθε μέσο και τρόπο, Προσαρμόσουν — αναμείξουν, τροποποιήσουν και δημιουργήσουν πάνω στο υλικό.
Λήψεις
Τα δεδομένα λήψης δεν είναι ακόμη διαθέσιμα.
Αναφορές
Adriano D.C., Wenzel W.W., Vangronsveld J. and Bolan N.S., 2004. Role of assisted natural remediation in environmental cleanup. Geoderma, 122, 121–142.
Basaldella E.I., Vazquez P.G., Iucolano F. and Caputo D., 2007. Chromium removal from water using LTA zeolites: effect of pH. J. Colloid Interface Sci., 313, 574–578.
Blum A., 2011. Plant Water Relations, Plant Stress and Plant Production. In: Plant Breeding for Water-Limited Environments, Springer. DOI 10.1007/978-1-4419-7491-4_2.
Boisson J., Mench M., Vangronsveld J., Ruttens A., Kopponen P. and Koe T., 1999. Immobilization of trace metals and arsenic by different soil additives: evaluation by means of chemical extractions. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 30, 365–387.
Breck D.W., 1974. Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry and Use. John Wiley and Sons Press, New York.
Cardoso A. M., Paprocki A., Ferret L. S., Azevedo C. M. N. and Pires M., 2015. Synthesis of zeolite Na-P1 under mild conditions using Brazilian coal fly ash and its application in wastewater treatment. Fuel, 139, 59-67.
Castaldi P., Santona L. and Melis P., 2005. Heavy metal immobilization by chemical amendments in a polluted soil and influence on white lupin growth. Chemosphere, 60, 365–371.
Chen Z.S., Lee G.J. and Liu J.C., 2000. The effects of chemical remediation treatments on the extractability and speciation of cadmium and lead in contaminated soils. Chemosphere, 41, 235–242.
Chlopecka A. and Adriano D.C., 1997. Influence of zeolite, apatite and Fe-oxide on Cd and Pb uptake by crops. Sci. Total Environ., 207, 195–206.
Conner J. R. 1990. Chemical Fixation and Solidification of Hazardous Wastes. Van NostradReinhold, New York, 692 pp.
Holbrook N.M., 2010. Water Balance of Plants IN Plant Physiology, edited by Lincoln Taiz and Eduardo Zeiger, 85-105. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
Itskos G., Koukouzas N., Vasilatos Ch., Megremi I. and Moutsatsou A., 2010. Comparative uptake study of toxic elements from aqueous media by the different particle-size-fractions of fly ash. Journal of Hazardous Materials, 183, 787-792.
Janos P., Buchtova H.and Ryznarova M., 2003. Sorption of dyes from aqueous solutions onto fly ash. Water Res., 37, 4938–4944.
Karagozoglu B., Tasdemir M., Demirbas E. and Kobya M., 2007. The adsorption of basic dye (Astrazon Blue FGRL) from aqueous solutions onto sepiolite, fly ash and apricot shell activated carbon: kinetic and equilibrium studies. J Hazard Mater., 147, 297–306.
Kitsopoulos P. K. and Dunham C. A., 1998. Compositional variations of mordenite from Polyegos island, Greece: Na-Ca and K-rich mordenite. Eur. J. Mineral., 10, 569-577.
Konofagos K., 1980. The ancient Lavrion and the Greek technique for silver production. Athens, Publishing of Greece S.A.
Kontopoulos A., Komnitsas K., K. Xenidis K. and Papassiopi N., 1995. Environmental characterisation of the sulphidic tailings in Lavrion. Minerals Engineering no. 8 (10), 1209-1219. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0892-6875(95)00085-5 .
Korkuna O., Leboda R., Skubiszewska-Ziemba J., Vlublevska T., Gunko V.M. and Ryczkowski J., 2006. Structural and physicochemical properties of natural zeolites: clinoptilolite and mordenite. Microporous Mesoporous Mater., 87, 243.
Koukouzas N., Vasilatos Ch., Itskos G., Mitsis I. and Moutsatsou A., 2010. Removal of heavy metals from wastewater using CFB-coal fly ash zeolitic materials. Journal of Hazardous Materials, 173, 581-588.
Kumpiene J., Lagerkvist A. and Maurice C., 2008. Stabilization of As, Cr, Cu, Pb and Zn in soil using amendments—a review. Waste Manage., 28, 215–225.
Mansouri N., Rikhtegar N., Panahi H. A., Atabi F. and Shahraki K. B., 2013. Porosity, characterization and structural properties of natural zeolite-clinoptilolite-as a sorbent. Environment Protection Engineering, Vol 39. DOI: 10.5277/EPE130111.
Mondales K.D., Carland R.M. and Aplan F.F., 1995. The comparative ion exchange capacities of natural sedimentary and synthetic zeolites. Miner. Eng., 8, 535–548.
Moutsatsou A. and Protonotarios V., 2006. Remediation of polluted soils by utilizing hydrothermally treated calcareous fly ashes. China Particology, Vol 4, No. 2, 65-69.
Nguyen M. L. and Tanner C. C., 1998. Ammonium removal from wastewaters using natural New Zealand zeolites. New Zealand Journal of Agricultural Research, 41, 427-446.
Pe-Piper G. and Tsolis-Katagas P., 1991. K-rich mordenite from late Miocene rhyolitic tuffs, Island of Samos, Greece. Clays and Clay Minerals., 39, 3, 239-247.
Pehlivan E., Cetin S. and Yanik B.H., 2006. Equilibrium studies for the sorption of zinc and copper from aqueous solutions using sugar beet pulp and fly ash. J Hazard Mater., B135, 193–199.
Peng J.F., Song Y.H., Yuan P., Cui X.Y. and Qiu G.L., 2009. The remediation of heavy metals contaminated sediment. J. Hazard. Mater., 161, 633–640.
Querol X., Moreno N., Umana JC.,Alastuey A. and Hermandez E., 2002.Synthesis of zeolites from fly ash: an overview. Int J Coal Geol., 50, 413–423.
Remenarova L., Pipiska M., Florkova E.,Hornik M., Rozloznik M. and Augustin J., 2014. Zeolites from Coal Fly Ash as efficient Sorbents for cadmium ions. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Clean Techn Environ Policy. DOI 10.1007/s10098-014-0728-5.
Rhoades J.D., 1982. Cation exchange capacity. In: Methods of soil analysis, Part 2: Chemical and microbiological properties (2nd ed.), edited by A.L. Page, 9, 149-157. Agronomy.
Ross, D.S., 1995. Recommended methods for determining soil cation exchange capacity. In: Recommended Soil Testing Procedures for the Northeastern United States, edited by J.T. Sims and A. Wolf, 62–69. University of Delaware, Newark, DE.
Savvas, D., Samantouros, K., Paralemos, D., Vlachakos, G., Stamnatakis, M. and Vassilatos, C., 2004. Yield and nutrient status in the root environment of tomatoes (Lycopersicon esculentum) grown on chemically active and inactive inorganic substrates. Acta Hortic., 644, 377-383.
Shi W.Y., Shao H.B., Li H., Shao M.A. and Du S., 2009. Progress in the remediation of hazardous heavy metal-polluted soils by natural zeolite. Journal of Hazardous Materials, 170 (1), 1-6.
Sponer J.E., Sobalik Z., Leszczynski J. and Wicthterlova B., 2001. Effect of metal coordination on the charge distribution over the cation binding sites of zeolites. A combined experimental and theoretical study. J. Phys. Chem. B, 105, 8285–8290.
Sprynskyy M., Golembiewski R., TrykowskiG. And Buszewski B., 2010. Heterogeneity and hierarchy of clinoptilolite porosity. J. Phys. Chem. Solids., 71, 1269.
Srivastava VC., Mall ID. and Mishra I.M., 2006. Equilibrium modelling of single and binary adsorption of cadmium and nickel onto bagasse fly ash. Chem Eng J., 117, 79–91.
Stamatakis M.G., 1989. Authigenic silicates and silica polymorphs in the Miocene saline-alkaline deposits of the Karlovassi basin, Samos Island, Greece. Economic Geology, 84, 788-798.
Stamatakis M.G., Hein J.R. and Magganas Α., 1989. Geochemistry and diagenesis of Miocene lacustrine siliceous sedimentary and pyroclastic rocks, Mytilinii basin, Samos island, Greece. Sedimentary Geology, 64, 65–78.
Stamatakis M.G., Hall A. and Hein J.R., 1996. The zeolite deposits of Greece. Mineralium Deposita, 31, 473-481, Springer Verlag.
Stamatakis M.G., Koukouzas N., Vassilatos C., Kamenou E. and Samantouros K., 2001. The zeolites from Evros region, Northern Greece: A potential use as cultivation substrate in hydroponics. Acta Hortic., 548, 93-104
Stamatakis M.G., Theofilou N., Koutles Th. and Lutat U., 2002. Zeolite tuffs from Samos Island, Greece and their potential applications in wastewater treatment. 6th International Conference on the Occurrence, Properties and Utilization of natural zeolites, edited by P. Misaelides 342-¬343, Thessaloniki, Greece.
Stouraiti C., Xenidis A. and Paspaliaris I., 2002. Reduction of Pb, Zn and Cd availability from tailings and contaminated soils by the application of lignite fly ash. Water, Air and Soil Pollution, 137, 247-265.
Sun D., Zhang X., Wu Y. and Liu X., 2010. Adsorption of anionic dyes from aqueous solution on fly ash. J. Hazard Mater., 181, 335–342.
Sunarso J. and Ismadji S., 2009. Decontamination of hazardous substances from solid matrices and liquids using supercritical fluids extraction: a review. J. Hazard. Mater., 161, 1–20.
Theodoratos P., Moirou A., Xenidis A. and Paspaliaris I., 2000. The use of municipal sewage sludge for the stabilization of soil contaminated by mining activities. Journal of Hazardous Materials, B77, 177-191.
Xenidis A., Papassiopi N. and Komnitsas K., 2003. Carbonate-rich mining tailings in Lavrion: risk assessment and proposed rehabilitation schemes. Advances in Environmental Research, 7, 479–494. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1093-0191(02)00017-5 .
