Lucrarea prezintă cercetările experimentale efectuate pentru stabilirea unei metode de decontaminare a unor soluri poluate cu motorină, uleiuri şi alte produse petroliere, aflate în vecinătatea unui depozit de produse petroliere, cu utilizare de sorbenţi biodegradabili şi nămol biologic. Probele de sol contaminat au fost tratate în trei moduri diferite: cu sorbent biodegradabil de tip NatureSorb, cu amestec de sorbent biodegradabil şi inocul de nămol biologic, respectiv cu rumeguş de fag. Pentru monitorizarea procesului de biodegradare s-au realizat analize periodice (lunare) ale indicatorilor de calitate ai probelor experimentale. După 5 luni de tratament, concentraţiile de hidrocarburi totale din petrol au înregistrat scăderi semnificative, eficienţa cea mai mare de reducere a concentraţiei de produs petrolier s-a înregistrat în cazul probelor tratate cu amestec de sorbent biodegradabil şi nămol biologic. Utilizarea sorbenţilor biodegradabili pentru decontaminarea solurilor poluate cu produse petroliere este o metodă modernă şi se poate aplica în mai multe variantele, in-situ sau ex-situ, funcţie de suprafaţa şi adâncimea zonei poluate. Decontaminarea solului poluat cu produse petroliere cu ajutorul sorbenţilor se face prin împrăştierea sorbentului pe suprafaţa poluată, cu asigurarea unui contact optim între poluant şi sorbent. In anumite cazuri se face şi inocularea solului cu acceleratori de bioremediere (tulpini de bacterii şi/sau fungi selecţionate), precum şi aplicarea de tratamente de ameliorare a solului afectat prin asigurarea condiţiilor de aerobioză, asigurarea umidităţii necesare şi refacerea echilibrului elementelor nutritive prin fertilizare cu îngrăşăminte. Contaminarea terenului aflat în vecinătatea uni depozit de produse petroliere a început cu mult timp înainte, odată cu activitatea feroviară din zonă, în urmă cu circa 60 de ani. Porţiunile de sol contaminat sunt situate în vecinătatea depozitului de combustibil, în zona de descărcare a uleiurilor, în zona de revizie vagoane, precum şi între liniile de cale ferată, întinzându-se pe suprafeţe cuprinse între 1 şi 6 mp. În conformitate cu Ordinul MAPPM nr. 756/1997 pentru aprobarea Reglementării privind evaluarea poluării mediului, valorile de referinţă pentru urmele de elemente chimice în soluri pentru hidrocarburi din petrol sunt prezentate în tabelul nr.1. Tabelul nr. 1 (mg/kg substanţă uscată) Prelevarea probelor de sol s-a efectuat în conformitate cu STAS 7184/11984 şi cu Ordinului nr. 184/1997 al MAPPM. Probele de sol s-au prelevat la două adâncimi, 5 cm şi respectiv 30 cm. Numărul de probe prelevate a fost funcţie de zonele contaminate, în acest caz s-au prelevat 14 probe de sol şi două probe martor. Pentru probele de sol recoltate s-au determinat indicatorii de calitate: pH, umiditate, humus, carbon organic total (TOC), azot total Kjeldhal (NTK), fosfor total, precum şi conţinutul de hidrocarburi totale din petrol (THP), utilizându-se metodele de analiză prevăzute de standardele în vigoare. În urma analizelor efectuate în laborator pentru probele de sol recoltate s-au obţinut valorile indicatorilor de calitate, prezentate în tabelul nr. 2. Tabelul nr. 2 Indicatorii de calitate ai probelor experimentale selectate înainte de începerea tratamentului (iniţial, luna mai 2008) În urma analizării rezultatelor obţinute s-au constatat următoarele: • valorile HTP în probele analizate depaşesc pragul de alertă de 1000 mg/kg s.u. pentru probele cu cod S7, S8, S12 şi depăşesc pragul de intervenţie de 2000 mg/kg s.u. pentru proba cod S11; • un sol cu o concentraţie de HTP mai mare de 1000 mg/kg s.u. sau mai mare de 0,01% HTP se consideră că este contaminat şi necesită remediere; astfel încât, pentru probele analizate este necesar să se realizeze un tratament pentru decontaminare; • analiza GC-MS a demonstrat că în solul prelevat există în concentraţii semnificative motorină (C8-C22) şi uleiuri minerale (C20-C40), fracţii grele, relativ stabile, care migrează mai puţin în sol, atât pe orizontală cât şi pe verticală; • valorile pentru pH se situează în limite normale, neutru spre uşor alcalin, adică între 6,5 şi 8,5 unităţi pH; procentul de humus din probele analizate indică o aprovizionare slabă şi mijlocie, iar cantitatea de azot şi fosfor prezentă în probe este foarte redusă, ceea ce indică un aport nutriţional foarte scăzut. • Experimentele de laborator au fost realizate pentru a se stabili cantităţile optime de sorbenţi şi de nămol biologic care trebuie introduse pentru a se obţine un randament cât mai mare de îndepărtare a produselor petroliere din sol. Probele de sol au fost împărţite în 4 părţi egale, cu menţinerea unei grosimi a solului de circa 20 cm, o greutate de 2 kg şi au fost tratate astfel: • parte păstrată ca probă martor – cod probe S7a, S8a, S11a, S12a; • parte tratată cu sorbent biodegradabil de tipul NatureSorb- cod probe S7b, S8b, S11b, S12b; • parte tratată cu amestec de sorbent şi nămol biologic – cod probe S7c, S8c, S11c, S12c; • parte tratată cu sorbenţi naturali, tip rumeguş de fag – cod probe S7d, S8d, S11d, S12d. Sorbentul biodegradabil de tip NatureSorb a fost adăugat astfel încât să se respecte raportul concentraţie produse petroliere: sorbent =1:3. În probele notate cu c s-a adăugat şi inocul de nămol biologic în volum de 900 ml/probă. Nămolul biologic utilizat a fost preluat din sistemul de recirculare al Staţiei de epurare a ARPECHIM Piteşti. Acesta are un aspect de nămol sănătos, bine floculat, cu bacterii în îngrămădiri. În probele notate cu d s-a adăugat rumeguş de fag în raportul concentraţie produse petroliere: rumeguş =1:5 . Experimentele au avut loc în perioada mai-septembrie 2008. S-a încercat asigurarea unui contact uniform între solul poluat şi sorbenţii utilizaţi şi menţinerea condiţiilor optime de umiditate şi aerare a probelor de sol prin adăugarea periodică de apă şi afînare. Condiţiile de experimentare au fost menţinute aceleaşi pe întreaga perioadă de desfăşurare a experimentelor: temperatura mediului ambiant între 21350C, pentru asigurarea unui mediu optim de dezvoltare a microorganismelor şi păstrarea fluidităţii produselor petroliere, umiditatea între 20-40%, prin adăugarea periodică de apă pentru favorizarea proceselor de absorbţie; nu s-au adăugat cantităţi suplimentare de nutrienţi (azot, fosfor, etc.), aerarea probelor s-a realizat prin afânarea lor la 3-4 zile, pentru omogenizarea lor şi menţinerea contactului între poluanţi, sorbenţi şi nămolul biologic. Condiţiile experimentale au fost realizate cât mai natural posibil, fără adăugarea nici unui supliment, pentru a reflecta cât mai real procesele naturale de bioremediere, atât cât o permite complexitatea proceselor de degradare a hidrocarburilor din petrol, în care componenţii sunt prezenţi în amestecuri complexe. Pentru monitorizarea procesului de biodegradare s-au realizat analize periodice (lunare) ale indicatorilor de calitate ai probelor experimentale şi anume: pH, azot total Kjeldhal NTK, fosfor total, carbon organic total (TOC), hidrocarburi totale din petrol (HTP). În ceea ce priveşte conţinutul de hidrocarburi totale din petrol, valorile obţinute sunt prezentate în figurile 1-3. Analizând graficele din figurile 1-3 se constată că pentru probele tratate cu sorbent biodegradabil şi amestec de sorbent biodegradabil şi nămol biologic se înregistrează scăderi ale concentraţiilor de hidrocarburi totale din petrol până la valori situate sub 1000 mg/kg s.u., adică sub pragul de alertă pentru soluri de folosinţă mai puţin sensibilă, prevăzut de Ordinul nr. 756/1997. Eficienţa cea mai mare de reducere a concentraţiei de produs petrolier s-a înregistrat în cazul probelor tratate cu sorbent biodegradabil (cod b) şi în cazul celor tratate cu amestec de sorbent biodegradabil şi nămol biologic (cod c). Eficienţe mai mici de decontaminare se înregistrează în cazul probelor tratate cu rumeguş de fag (cod d). În cazul probelor cu concentraţii iniţiale mari de HTP (cod S11 şi S12), s-au înregistrat scăderi ale concentraţiilor sub pragul de alertă impus de legislaţie numai în cazul tratării lor cu amestec de sorbent şi nămol biologic; Valorile randamentelor de decontaminare obţinute pentru 2 din cele 4 probe analizate sunt prezentate în figurile 4, respectiv 5. Se constată că randamentele de decontaminare au înregistrat o creştere constantă pe parcursul celor 5 luni de desfăşurare a experimentului, iar cele mai bune randamente de decontaminare s-au obţinut pentru probele la care s- a adăugat şi inocul de nămol biologic (probele cu cod c), aşa cum rezultă din graficele din figurile 4 şi 5, cu o valoare maximă de 53,98%, înregistrată în luna septembrie 2008 pentru proba cu cod S8c. Randamente de decontaminare satisfăcătoare se obţin şi pentru probele tratate numai cu sorbent biodegradabil de tip Naturesorb (probele cu cod b), acestea având valori cuprinse între 42-44%, în timp ce pentru probele tratate cu rumeguş de fag (probele cu cod d), randamentele de decontaminare se situează între 3036%. Randamentele relativ mici care s-au înregistrat pe parcursul desfăşurării cercetării experimentale se datorează faptului că poluarea cu produse petroliere este veche şi există o fracţie importantă de ceruri şi compuşi cu catene lungi (aprox. 35%), fracţie relativ stabilă şi care nu migrează în condiţii normale. Concluzii Pentru realizarea cercetării experimentale pentru stabilirea unei metode optime de remediere a unor solurilor contaminate cu motorină, uleiuri şi alte produse petroliere, aflate în vecinătatea unui depozit de produse petroliere, au fost recoltate 4 probe de sol poluat cu produse petroliere notate cu codurile S7, S8, S11, S12, aflate în diverse stadii de poluare, pentru a se urmări influenţa concentraţiei de poluanţi asupra proceselor de bioremediere. În fiecare probă a fost adăugat sorbent biodegradabil de tip NatureSorb în raportul concentraţie produse petroliere: sorbent =1:3, inocul de nămol biologic preluat din sistemul de recirculare al Staţiei de epurare a ARPECHIM Piteşti în volum de 900 ml/probă, respectiv rumeguş de fag în raportul concentraţie produse petroliere: rumeguş =1:5. S-a încercat asigurarea unui contact uniform între solul poluat şi sorbenţii utilizaţi, cu menţinerea condiţiilor optime de temperatură şi umiditate: temperatura mediului ambiant între 21-350C, umiditatea între 20-40%, aerarea probelor prin afânarea lor la 3-4 zile. Nu s-au adăugat cantităţi suplimentare de nutrienţi (azot, fosfor, etc.), pentru a reflecta cât mai real procesele naturale de bioremediere. După 5 luni de tratament, concentraţiile de hidrocarburi totale din petrol au înregistrat o scădere pentru toate cele 16 probe experimentale. Eficienţa cea mai mare de reducere a concentraţiei de produs petrolier s-a înregistrat în cazul probelor tratate cu sorbent biodegradabil şi în cazul celor tratate cu amestec de sorbent biodegradabil şi nămol biologic. În cazul probelor cu concentraţii iniţiale mari de HTP, s-au înregistrat scăderi ale concentraţiilor sub pragul de alertă impus de legislaţie numai în cazul tratării lor cu amestec de sorbent şi nămol biologic; Randamentele de decontaminare au înregistrat o creştere constantă pe parcursul celor 5 luni de desfăşurare a experimentului, cele mai bune randamente obţinându-se pentru probele la care s-a adăugat şi inocul de nămol biologic, cu o valoare maximă de 53,98%, randamente de decontaminare satisfăcătoare se obţin şi pentru probele tratate numai cu sorbent biodegradabil de tip Naturesorb, acestea având valori cuprinse între 42-44%. Se poate trage concluzia că pentru probele selectate din perimetrul poluat analizat soluţia optimă de decontaminare constă în utilizarea unui amestec de sorbent biodegradabil şi nămol biologic, cu menţinerea unei temperaturi a mediului ambiant între 21-35oC, a umidităţii între 20-40%, cu aerare la 3-4 zile. Avantajele acestei metode constau în: • utilizarea de materiale biodegradabile, cu impact scăzut asupra mediului, care nu generează deşeuri ce necesită depozitare; • reducerea riscului de migrare a poluanţilor în adâncime, în cazul în care se utilizează varianta ex-situ; • obţinerea de randamente bune după 5-6 luni de tratament; • operare simplă, fără instalaţii speciale, se pot utiliza echipamente de laborator uzuale; • eficienţă ridicată la un cost de realizare scăzut. Dezavantajele acestei metode sunt: • durata de decontaminare lungă pentru obţinerea unor randamente bune; • în cazul unor poluări vechi randamentele de decontaminare sunt scăzute datorită prezenţei unor compuşi ceruri şi cu catene lungi (aprox. 35%), precum şi a cerurilor, fracţii relativ stabile, care nu migrează şi sunt biodegradate greu în condiţii normale; • necesitatea realizării tratamentului în perioada caldă a anului, deoarece în perioada rece procesele biologice sunt reduse şi pot înceta în caz de îngheţ.