Ekološki rizici obradive i neobradive alkalne šljake na šljakištima u Tuzli u BiH
Studija koja govori o svim negativnim posljedicama šljake, a koja se odlaže u Tuzlanskom Kantonu.A ista ta šljaka je trebala biti odlagana na jezeru kop Šicki brod.Jeste dugacak text, ali vrijedi procitati.
Kratak sadržaj
Odlaganje sagorjelih ostataka uglja ( CCR – coal combustion residues ) ili šljake na podrucju zapadnog Balkana dovelo je do znacajne upotrebe obradivog zemljišta.
U Tuzli, BiH, zemljište prekriveno šljakom se obradjivalo bez prethodno uradjene procjene na rizik, a takodje su se i alkalne otpadne vode ispuštale u površinske vode bez ikakve analize. Okarakterizirali smo šljakišta , a potpm proucili prenos primjesa elemenata u otpadne vode, hranu i stocnu hranu. Obradjivanje zemljišta imalo je za rezultat miješanje površinskog sloja tla sa temeljnom šljakom i ponovno izbivanje šljakoe na površinu zemlje.
Iako su šljaka i površinski sloj zemlje bili bogati primjesama hemijskih elemenata, njihova koncentracija u usjevima bila je u granicama normale. Medjutim, lucerka/djetelina je pokazala veoma nizak Cu:Mo (>2) što može prouzrikovotai da Mo potakne nedostatak Cu kod preživara ili hipokuproziju(HIPOKRUZIJA-nedostatak bakarnih jona,kod zivotinja i ljudi sto dovodi do velikih poremecaja u biometabolizmu enzimskih reakcija ). Divlje biljke koje rastu na neplodnim šljakištima akumuliraju odredjenu kolicinu primjesa hemijskih elemenata ( As, B, Cr, Mo). Koncentracija B izmjerena u listovima bijele vrbe iznosila je 1120 mg /kg. Ukupna kolicina hemijskih elemenata u vodi koja odvodi šljaku bila je u granicama normale vecine država EU, a što se nije moglo reci za pH vrijednost koja je iznosila pH ~ 12 (Ph=12-to zemljiste je jako alkalno sto znaci da ima male pogodnosti za obradljivost zemljista,) EC (Electrical conductivity – provodjenje elektrišne energije) ~ mikroS/cm. Koncentracija otopljenog As u vodi sa šljakom bila je < 2 mikrog/l. Nasuprot tome , da li se smanjuje prisustvo takvih elemenata na jednom napuštenom i pepelom zasicenom šljakištu? Koncentracije As pri ispiranju vodom iznosi 44 mikrog/l ( od ukupne 72 mikrog/l). Potpuno drugaciji uzorak je pronadjen za Cr. To je vjerovatno zbog zbog velikog oslobadjanja CrVI. Zakljucujemo da bi javno korištenje šljakišta ukljucujuci i obradjivanje tla trebalo biti zasnovano na prethodno izvršenoj procjeni rizika, a ista bi bila uradjena na licu mjesta radi ogromne heterogenosti šljakišta. Treba izbjegavati dublje obradjivanje zemljišta kako se ne bi poremetio površinski sloj.
Iz gore navedenih cinjenicnih podataka može se zakljuciti da zemljiše , zrak i vodotoci u okolini odlagališta šljake nije pogodno i vrlo je zagadjeno. Na osnovu toga treba poduzeti sve moguce mjere da bi se sprijecilo daljnje terrazagadjenje i ugrožavanje životne sredine. Mjere koje bi se poduzele trebaju da odrede ekspertni strucni timovi kako bi sve bilo u skladu sa zakonom i zakonskim regulativama.
Kljucne rijeci: šljaka, šljakište, otpadne vode, poljoprivreda, zagadjivanje.
Kratak prikaz
Nekontrolisano obradjivanje i kopanje šljakišta koja su prethodno prekrivena slojem zemlje rezultiralo je ponovnim pojavljivanjem temeljnog sloja šljake na površinu.
UVOD
U Bosni i Hercegovini, sagorijevanje uglja u prosjeku obuhvaca 60 % od ukupnih primarnih zaliha energije ( TPES- total primary energy supply) te oko 40 % na podrucju zapadnog Balkana. Trenutni planovi najavljuju ugradnju novih postrojenja koja ce raditi na ugalj, te obnavljanje vec postojecih postrojenja što pokazuje da ce u ovoj evropskoj regiji zalihe zasnovane na korištenju uglja i dalje imati vodecu ulogu.
Nekontrolisano sagorijevanje uglja predstavlja mogucu opasnost po kvalitet zraka i tla. Pored SO2, azotnih oksida i ispuštanja plemenitih cestica prašine (Lyghty et. Al., 2000) i velike kolicine šljake i pepela se akumuliraju tokom procesa sagorijevanja. Takvi sagorjeli ostaci uglja moraju biti odloženi ukoliko se ne iskoriste kao sekundarna sirovina. Fizicka, hemijska i mineraloška svojstva zavise od sastava uglja, uslova sagorijevanja, te od primijenjenih tehnologija jenjanja i odlaganja. Zabilježeno je da pH vrijednost uglja varira izmedju 4,5 i 12 ovisno od sastojka S datog uglja. Ugalj bogat S uglavnom proizvodi kiseo pepeo (pH<7), a od uglja koji ima nizak procenat S dobija se alkalni/bazni/lužni pepeo(pH>7). Sagorjeli ostaci uglja ili šljaka sadrže visoku koncentraciju lako topljivih soli, a koje su vjerovatno bogate primjesama hemijskih elemenata i radioaktivnim cesticama,što dovodi do ugrožavanja stanovnižtva od bioloških efekata zracenja. Radioaktivno zracenje dovodi do karcinogenih oboljenja kao i genetickih poremecaja kod ljudi i životinja . Kada ove cestice dodju pod uticaj ekoloških faktora, putem prenosa, rasporedjivanja ili odlaganja , one pocinju negativno uticati i na kopneni (agro-) ekosistem kao i na sastava brana. Zbog nepovoljnih ili fitotoksicnih svojstava ( nedostatka N i prisutnosti P, zbog velike kiselosti ili baznosti, primjesa elemenata i/ili toksicnosti B) nedavno napuštena šljakišta poprimaju izgled pustinjskih predjela sa malo ili nimalo vegetacije ( Carlson i adriano, 1993). Oporavak šljakišta ukljucuje primjenu mineralnih i organskih ostataka kako bi se ponovo pojavio biljni svijet na tom mjestu ( Hodgoson et. al., 1963; Carlson i Adriano, 1993; Jusaits i Pillman, 1997).
Mnogobrojna istraživanja su sprovedena o upotrebljivosti šljake kao zemljišnog faktora. Dodavanjem male kolicine i povecanjem pH vrijednosti mogu se poboljšati fizicka i hemijska svojstva. Poboljšanom primjenom specificnih mikro i makronutrienata povecava se kapacitet zadražavanja vode i razvoj povoljne strukturte tla. Nasuprot tome, poslije prevelikog primjenjivanja gore navedenog pojavili su se štetni faktori koji su negativno uticali na rast biljaka i kvalitet usjeva. U bazneom pepelu pronadjeni su oksianioni kao što su : As, B, Mo, Se koji imaju važnu ulogu radi velike prisutnosti u visokoj pH vrijednosti. Ako u ranoj fazi ispiranja pepela postoji vrlo visoka koncentracija B i ako on dominira u otopini to može rezultirati stvaranjem veoma fitotoksicnih faktora ( Arthur et. al., 1992; Carlson i Adriano, 1993; Kukier i Summer, 1996). Vrlo mali broj studija bavi se pretvaranjem sagorjelih ugljenih ostataka u polojprivredne svrhe. Prva jasnija istraživanja na temu o obradjivanju šljakišta sprovedena su u ranim ‘50.-tim ( Hunt i Farrant, 1955; Hodgson et. al., 1963). Od tada napori su bili usmjereni na rezultat i aspekte kojima se poboljšava hranjivost usjeva, te na krmne biljke koje su uzgajane na predjelima gdje se odlagala šljaka, a koja su bila prekrivena mineralnim tlom. U svemu ovome treba staviti akcenat na shvacanje B i Se (Hodgson et. al., 1963; Arthur et. al., 1992; Woodbury, 1999). Sva ova istraživanja isticu da ugljeni pepeo ima ograomnu fizicku i hemijsku promjenljivost. Stoga je predloženo da šljakišta koja su ranije upotrbljivana za poljoprivrednu proizvodnju budu podvrgnuta pojedinacnim terenskim istraživanjima ( Furr et. al.,1977; Arthur et. al., 1992).
Taloženje vlažne šljake stvara znatne ekološke rizike po navedene resurse ( Carlson i Adriano, 1993).
cestice pepela se prenose na velike udaljenosti što pokazuju podaci kojim se dokazuje da su cestice otkrivene na najudaljenijim mjestima kao što je duboko Sargaško more (Deuser et. al., 1983).
Medjutim, nakon napuštanja šljakišta ispiranje može postati opasnost za temeljno tlo i vodene resurse na površini ( Le Seur Spencer i Drake, 1987).
Trenutni izvještaji govore o ekološkim rizicima obradivih i neobradivih šljakišta u Tuzli, BiH, o problemu koji po mišljenju lokalnih gradjana pogadja okolinu ( Castan Broto et. al., 2007). Hrana i stocni proizvodi proizvedeni na šljakištu nalaze se u lancu ishrane vec 10 godina i pri tom nisu prikladno testirani. Fizickohemijske osobine razlicitih odlagališta šljake koja se razlikuju po starosnoj dobi detaljno su opisane kako bi se procijenila prisutnost tragova primijese hemijskih elemenata u usjevima i divljim biljkama uzgojenih na cistom i slojem zemlje prekrivenom šljakištu te primjese hemijskih elemenata u tekucim vodama i ispranom šljakištu.
Tvari i metode
Predmet izucavanja
Tuzlanski kanton pripada sjeveroistocnom dijelu federacije BiH. Mogucnost korištenja poljoprivrednog zemljišta ogranicena je na luvijalne ravni i valovita ili valjkasta brda. Podrucna klima je okarakterisana prosjecnom godišnjom kolicinom padavina od 1000 mm i kontinentalnom klimom sa izraženim ljetnim sušama (custovic, 2005). U zapadnom dijelu grada nalazi se Termoelektrana kojom upravlja ”Elektroprivreda bosne i Hercegovine”. Opskrbljuje se sa 75 – 25 % mješavine lignita i mrkog uglja kojim se snabdijeva iz razlicitih resursa, ukljucujuci i obližnje površinske rudnike lignita.
Trenutno se godišnje proizvede oko 600 000 m3 šljake. Šljaka se miješa sa vodom iz rijeke Jale u prosjecnom omjeru od 1:11, a koja se ispumpava u obližnje vještacko jezero koje je napravljeno na nekadašnjem rudniku uglja ili u bocna korita pritoka rijeke Jale. Voda koja prenosi šljaku ispušta se u Jalu prosješnom brzinom od 0,5 m3/s. Jedno od ukupno 5 šljakišta još uvijek je u upotrebi, a to su Divkovici II. Šljakišta u Planama, Drežniku i Divkovicima I bila su prekrivena raznim slojevima tla i geološkim tvarima kako bi se sprijecilo raspršivanje šljake vjetrom. Po procjeni GIS-a cjelokupna površina tla prekrivenog šljakom iznosila je 173 ha u 2006.-oj godini. Od toga 73 ha (43%) prekrivena su zenljištem i mineraljim substratima.
Tlo, šljaka, biljke i uzimanje uzoraka vode
U aprilu 2005. godine ispitali smo dubinu 5 uzoraka sa šljakišta Drežnik, Plane i Divkovici I i 3 uzorka sa nedavno napušteniog i potpuno neplodniog šljakišta Jezero. Posebno je ispitana debljina površinskog sloja tla koja je varirala izmedju 0-30 cm i debljina temeljnog sloja šljake ( 0-20cm). Šljakišta bez površinskog sloja zemlje ispitana su na dubinama od 0-20 cm i 0-40 cm.
U junu 2005. godine ispitano je 5 odnosno 7 poljoprivrednih parcela u Planam i na Drežniku. Iz svake parcele uzeto je 5 nezavisnih substrata i uzoraka biljaka, od koji je napravljeno 5 neovisnih sekundarnih uzoraka. Uzorci biljaka sadržavali su kultrure djeteline, jecma, kukuruza i krompira, a uzorci korova sadržavali su ambroziju i svijetlosmedju biljku. Naknadno su uzeti uzorci domacih biljaka ( Salix caprea-e, bijele vrbe, Pupulus alba-e, Populus nigra-e, Phragmites australis-a, Silene vulgaris) kao i odgovarajucih uzoraka šljake sa neplodnog šljakišta Divkovici I prema gore navedenoj šemi.
Voda prenosi šljaku sa aktivnog šljakišta Divkovici II kroz odvodne cijevi do podnožja Drežnika koji je na visini od 60 m. Svaki dkm je ispitan po 3 puta, 13.04.2005., 13.09.2005. i 24.11.2006, Podzemna voda na šljakištu Drežnik ispitana je iz 5 postojecih bunara 13.09.2005.
Tabela voda varirala je od 10-20 metara što se odnosilo na površinu šljakišta. Uzorci vode iz šljake radi hemijske analize transportovani se rashladnim škrinjama, a potom cuvani na 4 stepena Celzijusa. Proces transpotracije trajao je oko 24h.
Priprema uzoraka, fizicka i hemijska analiza
Fizickohemijska svojstva odredjena su na osnovu standardnih procedura sljedecih zemalja Austrije Blum et. al., 1996): Njemacke (Frank, citat) i bivše Jugoslavije ( Anonymus, 1971). Ukratko, uzorci šljake i tla osušeni su na zraku, a potom su prošli koz dvomilimetarsko sito napravljeno od nehrdjajuceg celika. Izmjerena pH vrijednost i provodjenje elektricne energije u suspenziji dejonizirane vode iznosila je 1:25 W/V uz korištenje kombinovane elektrode ( SenTix 41, WTW) odnosno kondaktometra (WTW). Izmjena kapaciteta kationa utvrdjena je na uzorku od 0,1 M BaCl2 u omjeru id 1:20 W/V. Ekvivalent CaCO3 dobiven je Šajblerovom procedurom iz kolicine CO2 koji je nastao nakon otapanja karbonata sa HCl.
Ukupna koncentracija C, N i S odredjena je korištenjem instrumentalne tehnike sagorijevanja (Frank : Gerat, Firma).Organski karbon iz tla(Corg) izracunat je ispravljanjem neorganskog karbona dobivenog iz ukupne zapremine karbonata.Odredjivanje gustoce cestica utvrdjeno je njihovim potapanjem u piknometar napunjen ksilolom.
Djelici pijeska,mulja i gline ustanovljeni su klasicnom metodom mokrog prosijavanja pracenu dispertijom(Anonymous, 1971).
Uticaji vremena na šljakište uticu i na pH vrijednost, provodjenje elektricne energije, ekstrakte elementarnih cestica šljake koji su proucavani u procišcenoj vodi (kroz 0,2 μm tanku najlonsku filtermembranu, Cameo ) u omjeru od 1:10 (W kroz V) i koristeci (kraj-opet-kraj-mikser, sa 20 okretaja po minuti u toku 24h ) kao i dejonizovanu vodu EC- provodjenje el. Energije- <0,1μS/cm ). Sekundarni uzorci elementarnih analiza stabilizovani su koncentrovanom HNO3 ( 65% pojedinacnim prosjekom, krajnja koncentracija uzorka 1% ).
Uzorci biljaka oprani su dejonizovanom vodom i odušeni na 80 stepeni C, a potom stavljeni u mlin za biljke napravljen od nehrdjajuceg celika .
Sekundarni uzorci tla i šljake prizemljeni su uz pomoc žbuke i tucka korištenih u ranijim preradama. Zemlja šljaka i uzorci biljaka ( 0,2 g ) probavljeni su u mikrovalnoj (plus 1200 mega, Milestone) koristeci 65% mijeni HNO3 (5ml) i 30% vode H2O2 (1ml).
Uzorci prijenosa šljake ( Divkovici II ), zemlje i oticanja vode ( Drežnik ) filtrirani su i acidirani (vidi gore).Ukupan elementarni sastav u nefiltriranim otpadnim vodama odredjen je na osnovu uzoraka uzetih u Novembru 2006. , a koji su pratili prilagodjenu ISO metodu ( ISO, 1996). Oko 60 – 80 ml neprocišcene otpadne vode presuto je u mikrovalne posude za preradu od 100 ml. Nakon što se zabilježila težina uzoraka, posude su stavljene preko noci u pecnicu na 90 stepeni C kako bi voda isparila. Poslije bilježenja bezvodne težine uzorci su stavljeni u mikrovalnu na peradu.
Preradjeni i acidirani uzorci vode testirani su na As, B, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Mo, Mn, Ni, Pb, U, V i Zn, naknadno su uradjene analize uzoraka analize na Ca, K, Mg, Na, Li, Sr, Be, Tl uz korištenje glavne induktivno spojene plazme spektrometrije ( ICP – MS, Elan 9000 RDCe, Perkin Elmer). Prerada je ukljucivala ispitane materijale ovlaštenih osoba ( tlo, neispitano:na Wageningen univerzitetu, vageninške programe procjene laboratorija; tlo, ispitano na ceškom Meteorološkom institutu; biljke su ispitane u Nacionalnom centru za analize željeza i celika u Kini). Naknadno su uraždjene analize preradjenih voda i voda koje bile ukljucene u proces ispitivanja na visokim ustanovama kao što je Nacionalni institut za istraživanje u Burlingtonu u Kanadi), a pri tom su pravljene redovne stanke radi redovnog provjeravanja kvalitete.
Anioni ( Cl minus, F minus, NO3 minus, PO4 2 minus, SO4 2minus) su u nekiselim uzorcima vode dobivenim pomocu jonske kromatografije ( Dionex, DX500) koja je opremljena sa izmijenjenim stupnjem aniona IonPak AS14 (Dionex).
Analize radionuklidne gama radijacije ( 7Be, 134Cs, 137Cs, 40K, 210Pb. 226Ra, 228Ra, 228Th, 238U) u šest odabranih uzoraka šljake i zemlje uradjene su na višenamjenskom detektorskom postrojenju u laboratoriji Arsenal u Becu u Austriji, na nsikom nivou, a koji je opremljen sa spektroskopskim sistemom Genie 2000 ( Canberra Industries, Meriden, CT) koristeci visokokvalitetni germanium detektor za procišcavanje. Kalibriranje energije i sposobnosti i redovno provjeravanje kavlitete uradjeno je po preporucenim materijalima sljedecih institucija Physikalisch-Technishe Bundesanstalt (PTB), Braunschweig, Njemacka i americkog nacionalnog biroa za odredjivanje standarda.
Razlike medju prosjecnim vrijednostima smatrane su znacajnim ukoliko nisu prekoracile dozvoljeni limit standardnih grešaka ( Webster, 2001).
Rezultati i diskusija
Fizicka i hemijska svosjtva šljakišta
cestice ugljenog pepela koje su uzete sa šljakišta u Tuzli jako su alkalne. Na brani Jezero, koja je napuštena 2003. godine, srednja pH vrijednost šljake bila je 9,2 na površini od 0-20 cm i 9,7 na dubini od 40-60 cm. S druge strane, tok vode na aktivnom šljakištu Divkovici II pokazuje pH vrijednost od 11,6 – 12,1. Koncentracija N ( 0,5-0,7 g/kg), velicina ( 0,7 g/cm) i gustoca cestica (1,9-2,1g/cm) u šljaci bila je veoma niska ( Carlson i Adriano, 1993). U pješcanoj teksturi koja preovladava (665-806g/kg) samo mali dio gline je pronadjen (48-84 g/kg). Nasuprot ovome, površonski sloj zemljišta bio je veoma bogat glinom. Poznato je da S ukoliko se nalazi u uglju i u procesu sagorijevanja, ima uticaja na pH šljake. Spaljivanje uglja koji nije bogat S, i sagorijevanjem pri visokim temperaturama povecava se emisija gasova koji sadrže sumporne cestice, te stoga ostavljaju alkalni pepeo ( Carlson i Adriano, 1993). Ovo se može jako dobro vidjeti u šljaci koja ima nisku koncentraciju S, a takva se nalazi na brani Jezero koja je veoma siromašna S (4,1 g/kg).
Osnovni sastav i radioaktivnost šljake i površinskog sloja zemlje
Analize koncentracija primjesa hemijskih elemenata pokazale su da je odložena šljaka bogata As, B, Cr, N, V i neznatno bogata Co i Cu. Neorganski zagadjivaci kao što su Cd, Pb i Zn pokazali su normalnu koncentraciju koja je i preporucena za zemljište.
Ukupna koncentracija na površinskom sloju zemlje (koja je uzeta sa obližnje lokacije Jezero) pokazuje umjerenu kontaminaciju Cr, Ni i u neznatnoj kolicini As, Cu i Zn. Što je takodjer pronadjeno i na nesmetnim površinskim slojevima zemlje koji nisu bili pomiješani sa šljakom što bi bilo uzrokovano procesom obradjivanja zemljišta. Prosjecna koncentracija Cr na površinskom sloju zemlje na šljakištu Plane doseže do 228 mg/kg, na šljakištu Drežnik do 322 mg/kg i na šljakištu Divkovici I iznosi 145 mg/kg. Na šljakištu Drežnik prosjecna koncentracija Ni i Co na površinskom sloju tla iznosi i do 418, odnosno 35 mg/kg. Da je površinski sloj tla zagadjen potvrdile su naknadne analize uzoraka tla radjene su u 2005., a koji su uzeti sa okolnih podrucja Plana i Drežnika. Ocito je da povecana koncentracija Cr i Ni ima geogensko porijeklo. Na šljakištima koja su podvrgnuta studijama utvrdjeno je da prisutnost 7Be, 134Cs i 137Csbila ispod granice rizika. Aktivnost ostalih radionuklida (40K, 210Pb, 226Ra, 228Ra, 228Th,238U) u šljaci i površinskom sloju tla nije premašila opterecenost prirodno uzgojenog zemljišta ovim supstancama ( Ivanovic, 1982). Nasuprot tome, ukupna koncentracija od 11700 Bq/kg zabilježena je u šljaci u ostalim regijama zapadnog Balkana (IAEA, 2003). Niske aktivnosti koje su zabilježene u Tuzli jako su bitne kako bi se uklonilo postojece nepovjerenje lokalnog stanovnistva prema mogucem radioaktivnom zagadjenju sljakista (Kastan Broto, et. al. , 2007).
Koncentracije primjesa hemijskih elemenata u divljim biljakama na neplodnim sljakistima
Koncentracije primjesa hemijskih elemenata bile su iole vece u biljkama koje su rasle iz same sljake na sljakistu Divkovici I. Medjutim, koncentracija B u divljim biljkama bila je zapanjujuca. Bijela vrba i Salix caprea akumulirale su prosjecnu koncentraciju B od 830mg/kg u svoje listove (maksimum 1122mg/kg) odnosno 450mg/kg. Listovi su pokazali tipicne simptome trovanja B kao sto su hloridne opekline i odumrli dijelovi na rubovima i vrhovima listova (Bergmann, 1993).
Koncentracija B u biljkama koje spadaju u vrstu Populus bila je manja dostizuci prosjecnu koncentraciju od 260mg/kg u Populus nigra. Slicne koncentracije biljezimo i u listovima Populus albe (180mg/kg) koja raste na vlaznom sljakistu u Srbiji (Pavlovic, 2004). Biljke koje sadrze koncentraciju B vecu od 800mg/kg smatraju se otrovnim za stoku (Underwood i Suttle, 1999).Tako visoke koncentracije zabiljezene su u sistemu navodnjavanja koji je koristio vodu obogacenu B pri proizvodnji pamuka (Nable et. al. , 1997) i na plantazama jablana kako bi se stabilizovala piljevina (Robinson et. al. , 2003).
Znacaj površinskog sloja tla i ranja usjeva sa koncentracijom primjesa hemijskih elemenata
Uzastopno oranje tla prekrivenog šljakom miješa slojeve zemlje i šljake što za posljedicu ima nastanak ova dav substrata i što dovodi do cinjenice da su sujevi dijelom uzgojeni na samoj šljaci. Stoga trenutno obradjivanje zemlje postepeno ce izmijestai povrsinski sloj sloj zeemlje sa temeljnom sljakom. Usjevi ce ponovo biti izlozeni odlaganju cestica pepela kao i prijanjanju kontaminanata. Sto ce nuzni imati za posljedicu direktno i indirektno absorbiranje kontaminanata od strane stoke i ljudi (Thornton i Abrahams, 1983; Rafferty et. al., 1994), a takodhe ce uci i u lanac ishrane putem upotrebe divljaci. Posmatrano je kkao divlji jeleni absorbuju sljaku sa neplodnih sljakista na kojima ne uspijeva nikakva vegetacija zbog prisustva Na (Sample i suter II, 2002).Prvi indikatori da se oformio tvrdi pozzolonski omotac pronadjeni su odmah ispod povrsinskog sloja tla na sljakistima koja su obradjivana sto je pokazao jedan od ukupno 5 uzoraka uzetih sa svakog odredista. Takvi otvrdnuti slojevi mogu ograniciti rast i prociscavanje vode. To pokazuju dijelovi ovog sloja koji su oranjem izbili na povrsinu.
Pored Mo, primjesa ostalih koncentracija hemijskih elemenata bile je uglavnom ispod nivoa kriticnog za upotrebu po zivotinje i ljude. Najvrca koncentracija Mo pronadjena je u mahunastim stocnim krmnim biljkama Medicago sativa-e 12,5 mg/kg sto je za rezultat imalo omjer Cu:Mo od 1,25. Ovisno o ostalim aspektima hranjivosti kao sto je npr sastojak S, omjer Cu:Mo smatra se kriticnim jer Mo izaziva manjak Cu kod prezivara (Underwood i Suttle, 1999).
Koncentracija B u usjevima uzgojenih na sljakistimaje porasla, ali ipak nije prevazisla dozvoljeni opseg koji je karakeristican za poljoprivredne biljke (Bregmann, 1993). Kao i kod Mo, uporedivo visok postotak koncentracije B pronadjen je u djetelini koja je uzgojena na sljakistu Plane (120 mg/kg) odnosno75 mg/kg na Drezniku.
Uticaj starenja i mineralnog povrsinskog sloja na hemijska svojstapovrsinskog pepela/sljake
Uticaj starenja polja na pepeo neplodnih i zemljistem prekrivenih lokacija istrazen je na vodenom uzirku u omjeru od 1:10. Rezultati su usporedjeni sa sljakom koja je prenesena vodom (sljaka:voda~1:11) u Divkovicima II. Za sve predtsvalljene rezultate (pH, provodjenje elektricne energije i koncentracije B, Ca, Cr, Mo, SO4 2 minus) osim As, vrijednosti su bile znacajno nize nego u vodi koja prenosi sljaku, te je prikazan pad tokom uticaja vremena na starost polja. Vrijednosti pH i provodjenja el. Energije u vodenom toku bila je 11,6-12,1, odnosno 1650-4010 μS/cm. Na brani Jezero koja je napustena 2003. godine, prosjecna pH i provodjenje el. Energije na maloj neprekrivenoj parceli na Drezniku, akoja je prirodno obrasla travom smanjila se na 7,8 odnosno 164 μS/cm.
S druge strane,prosjecna pHtemeljne sljake znatno je bila porasla (Plane 8,3, Dreznik 8,4) sto pokazuje da se ispod sloja tla smanjuje izlozenost sljake promjenama vremena.
Pad koncentracija Ca, SO4 2 minus u uzorcima vode primejsa hemijskih elemenata kao sto su B, Cr, Momoze se objasniti progresivnim ispiranjem topljivih soli u dublje horizonte sljakista i odvodnih voda.
Poput oticanja voda i koncentracija Cr se smanjuje pri starenju sljakista sto je prvobitno uticalo na uklanjanje aniona CrVI i so za posljedicu ima moguce smanjenje kationa CrIII (Cr 3plus). Saznanje da koncentracija As nije pokazala jasnu tendensiju i da je cak bila mnogostruko veca nego u toku vode (2μg/l) ostat ce nejasno kao i studije o absorbciji AsV u hidratu zeljeza (Raven et. al., 1998) i nanokristalu TiO2 (Pena et. al., 2006)) koji je pokazao iznimno smanjenu absorbciju u visoko alkalnom pH podrucju. Ipak vrlo je moguce da kineticke faze Ca – AsV koje su prisutne u svjezim i veoma alkalnim sljakistima za posljedicu imaju pad pH (Bothe i Brown, 1999). Tokom vremena u uzorcima vode se smanjila koncentracija SO4 2 minus, a ukupan S se na starijim sljakistima snizio 0,6-0,7 g/kg sto je suprotno od brane Jezero gdje prisutnost S iznosi 4,1 g/kg. Zanimljivo je da su 2 otvrdnuta pozzolonska sloja u Planama i na Drezniku prakticno pokazala isti ukupan sastav S u svejzoj sljaci i to od 4,1 i 3,7 g/kg. Proces cementiranja bio je fakticki zavrsen i prije no sto je materijal bio dobro ispran. Rezultat ispiranja i acidifikacije, te prosjecne koncentracije CaCO3 na povrsinskoj sljaci jest znacajno smanjenje sljake na straijim sljakistima u Planama (3,7 g/kg) i na Drezniku (2,8 g/kg) dok se na brani Jezero nista nije smanjilo (4,9 g/kg).
Kvalitet otpadnih voda: voda koje odovode sljaku i otopina sljake
Otpadne vode koje se ispustaju u rijeku Jalu rasporedjene su po njihovom porijeklu kao sto su vode koje odvode sljaku i otopine sljake sa napustenih sljakista. Cestice sljake su se intezivno smanjile u tokovima voda za odvod slajke, dok je odvodna voda na Drezniku bila potpuno cista. Prema tome se pH vrijednost, provodjenje elektricne energije, sadrzaj svih cestica tvari i koncentracija makro tragova hemijskih elemenata (osim As, Mn, Mo) znatno povecala u tekucim nego u odvodnim vodama.
Fizickohemiska svojstva u tekucim vodama pokazala su velike promjene (npr. Provodjenje el. Energije 1650-4010 μS/cm) dok su osobine odvodnih voda bile znatno stabilnije. Otapanje soli u pocetnoj fazi cini veoma visoko sprovdjenje el. Energije, te utice na visoku koncentraciju kationskih i anionskih sastojaka medju kojima preovladavaju Ca 2+ i SO4 2- (Dudas, 1981). Koncentracija ostalih kationa u opadajucem poretku izgleda ovako: K+ = Na 2> Mg 2+ i Cl>NO3 ->F>PO4 2-. Pre,a literaturi (Jankovski et. al., 2006) B je dominisrao u koncentracijama primjesa hemijskih elemenata u tecnoj sljaci dostizuci koncentraciju od 2 odnosno 0,75 mg/l u otpadnim vodama i odvodnim vodama. Zbog alkalnosti odlagalisat sljake koncentracije kationskih zagadjivaca Cd, Cu, Ni, Pb, Zn kao i Br, Cs, Se, Tl u otpadnim vodama bile su blizu ili su pale ispod granice vidljivosti.
Koncentracija As u vodi koja odvodi sljaku bila je manja za 2 μg/l. Nasuprot tome, prosjecna koncentracija As u odvodnim i vodama u busotinama dosezala je broj od 44 odnosno 28 μg/l. U kalaizaciji i busotinama probadjene su oplemenjene koncentracije Mo i Mn. Pretpostavljamo da je ovaj pronalazak povezan sa viskom koncentracijom O2 u tekucim vodama (10,9 mg/l) sto uzrokuje potpunu zasicenost kisikom sto je vjerovatno potaklo proves oksidacije. S druge strane, izmjereno je samo 0,3 mg/l (3% tasicenosti O2) u kanalizacionim vodama sto ukazuje na smanjenje uslova u sljakistu zbog uklanjanja As. Pod takvim uslovima normalno je za ocekivati smanjnje AsV na manje pokretljive i manje toksicne vrste AsIII (Masscheley et. al., 1991). Ovaj stav podrzan je prethodnom studijom o vrstama As na odlagalistima sljake gdje je u povrsinskim vodama zabiljezena veoma niska koncentracija AsIII, dok jhe mnogo veca kolicina zabiljezena u siromasnijim vodama (Turner, 1981).
Za razliku od As i Mo, prosjecna koncentracija Cr bila je veca u tekucim vodama (104-198 mg/l) nego u kanalizacionim i busotinskim vodama gdje je vecina uzoraka pokazala vrijednosti ispod granice vidljivosti 2 μg/l. Specijacija kroma koja koristi absorbciju X-zrake preko ostre spektroskopije pokazala je da reducirane vrste kroma CrIII kao sto su Cr 3+ i CrOOH uveliko dominiraju omjerom CrIII/CrIV u uglju i sljaci (Goodarzi i Huggins, 2005). Uprkos tome cak do 30% kllicine kroma posmatrano je u sljaci kao CrVI (Shojiet et. al., 2002). Krom CrIII moze za vrijeme procesa spaljivanja djelimicno oksidirati i preobraziti se u veoma kancerogeni CrVI.
U detaljnim istrazivanjima o hemijskom sastavu sljakista, a koja su sprovedena na podrucju Zapadne Vurdzinije klasificirana je u ispravnim sljakistima velika kolicina CrVI od ukupne konentracije Cr (Kingston et. al., 2005). Sto se tice istrazivanja u tuzli, zakljucujemo da se prilikom prenosenja i odlaganja sagorjelih ostataka uglja/sljake Cr pojavio kao otrov CRIV, te se poslije pod uslovima reduciranja smanjio na bezopasnu vrstu. Moguce je da je CrIII koji je prisutan kao kation Cr 3+ absorbovan u vecim kolicinama cestica alkalne sljake sto je rezultiralo bitnim smanjenjem otopljene koncentracije Cr u kanalizacijskim i busotinskim vodama.
Procjena sagorjelih ostataka uglja u otpadnim vodama
Otpadne vode su klasificirane na osnovu ukupne koncentracije neprociscenih uzoraka i drugih parametara koji ovise od nacionalnog standarda (Euroelectric, 1998). Otpad na sljakistu klasificiran je u zemljama EU i prema uputama vijeca, a koje su zasnovane na limitiranim ispiranjima bilo nepokretnih, bezopsanih ili opasnih tvari (EU, 1999). Tabela 4 omogucava pregled dozvoljenih limita zasnovanih na ukupnoj koncentraciji u otpadnim vodama i limitima ispiranja nepokretnog otpada. Ukupan sadrzaj otpadnih voda bio je u okvirima dozvoljenih granica kao i u vecini zemalja EU osim u Holandiji (Euroelectric, 1998). Klasifikacija uzoraka sagorjelih ostataka uglja koja se bazirala na iapranim dijelovima ( 1:10 uzorak vode) pokazala je da As prevazilazi okvire dozvoljene za nepokretni otpad (0,5 mg/kg), ali je ipak bio ispod nivoa bezopasnog otpada (2 mg/kg). Prema austrijskoj regulaciji za emisije (AAEV, 1998) i prema drugim drzavama clanicama EU kao sto su Francuska, Holandija, Italija ili Irska pH vrijednost otpadnih voda premasila je limit za izlijevanje u rijeke (Euroelectric, 1998). PH vrijednosti >9 smatraju se toksicnim za ribu slatke vode. Veoma alkalna pH voda koja prenosi sljaku unistava i biljni i zivotinjski svijet, u ovom slucaju ribe ( Cairns et. al., 1972). Na svu srecu, mjerenja u donjem toku rijeke Jale pokazala su da tu pH vrijednost iznosi oko 8,5. Medjutim, vrijednosti provodjenja el. Energije od 4300 μS/cm pokazuju da fabrike na termoelektricni pogon predstavljaju samo jedan od mnogih izvora zagadjivanja na podrucju Tuzle.
Zakljucci:
Na 2 slajkista izevdena je ranija metoda oporavljanja sljakista mineralnim tlom kako bi se sprijecilo rasprsivanje cestica sljake vjetrom. Medjutim, nekontrolisano obradjivanje tla izazvalo je mijesanje mineralnog tla i sljake sto za rezultat ima ponovno izlaganje slajke vjetru, a sto moze izazvati kontaminaciju hrane i stocne hrane. Dodatni rizik predstavlja to sto djetelina srpi Mo iz sljake, a sto moze prouzrokovati hipokuproziju kod prezivara ( prouzrokovanu Mo koji utice na nedostataka Cu kod prezivara). Treba izbjegavati obradjivanje tla narocito parcele prekrivene isuvise tankim slojem zemlje. Sijanjem trave umjesto obradjivanja zelmje smanjilo bi i ponovno izbivanje sljake na povrsinu zemlje, a i rizik od hipokuprozije.
Faktori reduciranja na napustenim sljakistima znatno su povecali koncentraciju As na ispranim slajkstima. Ispustanje netretirane, alkalne i otrovne vode sa sljakom iz aktivnih sljakista stvara ogroman dodatni teret za okolinu i obliznje izvore vode, a i za vodene organizme.
Priznanja
Zahvaljujemo se fabrici Termoelektrana Tuzla is vima angaziranim na projektu RECOAL na njhivoj podrsci. Mnogo hvala Kristijanu Rojteru koji je pomogao na GIS zadatku. Ovaj zadatak je uradjen u sklopu projekta RECOAL ( Reintegration of coal ash disposal sites and mitigation of pollution in the West Balkan area, project No 509173 = Reintegracija sljakista i ublazavanje zagadjenosti na podrucju zapadnog Balkana, projekat br. 509173) koji je podrzan sestookvirnim programom koji finansira EU.
Tabela 1 Opcenite informacije o sljakistima
Tabela 2. Fizickohemijska svojstva sljakista
EC (provodjenje elektricne energije)
CEC ( kapacitet izmjene kationa)
ρb (gustoca mase)
ρs (gustoca cvrstog stupnja)
n.a.- nije analizirano
n.d.- nije provjereno
Tabela 3. Prosjek ukupnih koncentracija hemijskih elemenata u sljaci i povrsinskom sloju tla na sljakistima u Tuzli
Tabela 4. Regulatorni limiti/granice (pitkih i otpadnih voda, te limiti ispiranja sljake sa sljakista) navedenih parametara sa prosjekom ukupne koncentracije preradjenih i filtriranih segmenata (> 0.2 μm) i prosjecna vrijednost uzoraka vode iz sljake sa svih sljakista.
Direktiva vijeca 98/83/RG o kvalitetu vode namijenjenoj za ljudsku upotrebu (EU, 1998).
Limiti otpadnih voda i luziranih sljakista za ispustanje u rijeke, austrijska direktiva za emisije vode (AAEV, 1998).
Direktiva vijeca 1999/31/EC o sljakistu (EU, 1998).
