Projekt zakończony
Rozwój nauk elektrotechnicznych, szybkie zużywanie i „starzenie się” sprzętu elektronicznego i elektrycznego, pociągają za sobą konieczność regularnej jego wymiany, co wpływa na wzrost ilości odpadów elektrycznych i elektronicznych (tzw. e-odpadów lub ZSEE). Odpady elektroniczne są źródłem potencjalnie toksycznych pierwiastków (Potentially Toxic Elements - PTE), w tym pierwiastków krytycznych (Technology Critical Elements - TCE). Realizacja projektu pozwoliła na uzyskanie oryginalnych rezultatów kompleksowych badań środowiskowych oraz materiałowych, w tym: określenie i porównanie zawartości pierwiastków, w tym TCE, w glebach na terenach otaczających różne zakłady przetwarzania zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego (ZSEE) w Katowicach, Krakowie i Lublinie; jak również specjację germanu, talu i telluru w glebach. W ramach realizacji projektu rozpoznano ilościową i jakościową zawartość Ge, Te i Tl oraz innych pierwiastków potencjalnie toksycznych (PTE) w profilu glebowym, jak również zoptymalizowano i zwalidowano metodykę przygotowania próbek gleb i oznaczania form jonowych Ge, Te oraz Tl z wykorzystaniem techniki łączonej HPLC-ICP-MS. Zbadano również ich mobilność za pomocą sekwencyjnej ekstrakcji chemicznej. W niniejszej pracy po raz pierwszy zastosowano metodę magnetometrii glebowej do wytyczania miejsc pobierania próbek gleb w odniesieniu do pierwiastków krytycznych. Metoda magnetometrii glebowej oparta na pomiarach podatności magnetycznej gleby in situ jest dobrym narzędziem do określania zasięgu emisji pyłu, a także lokalizacji miejsc poboru próbek (miejsca o wysokich wartościach podatności magnetycznej, a więc o dużej akumulacji technogenicznych cząstek magnetycznych wraz z PTE i TCE). Badania chemometryczne wskazały na silną dodatnią korelację pomiędzy zawartością pierwiastków krytycznych a podatnością magnetyczną oraz innymi pierwiastkami obecnymi w glebie. Składowanie, przetwarzanie i recykling elektroodpadów wpływa na wzrost zanieczyszczenia środowiska pierwiastkami toksycznymi i krytycznymi. Gleba, najbardziej podatna na akumulowanie zanieczyszczeń jest indykatorem wieloletniej działalności człowieka. Wykazano, że na wzrost zawartości Ge, Tl i Te w glebie wpływ mają takie czynniki jak: rodzaj gleby na terenie otaczającym zakład ZSEE, przeważający kierunek wiatrów wiejących na tym terenie, ukształtowanie terenu, jak również czasookres przetwarzania odpadów na tym terenie. Stwierdzono silną korelację pomiędzy długością czasu przetwarzania elektroodpadów a stężeniem TCE w glebie. Najwyższe stężenie TCE występowało na terenach otaczających zakład ZSEE w Katowicach, następnie w Krakowie i najmniejsze oddziaływanie na środowisko miał najkrócej działający zakład w Lublinie. Badania wykazały, że w glebie dominującą formą jest Tl(I), Ge(IV) oraz że stężenia obu form telluru (Te(IV) i Te(VI)) były porównywalne lub stężenie zredukowanej formy telluru (Te(IV)) ilościowo przekraczała zawartość Te(VI). Sekwencyjna ekstrakcja chemiczna pierwiastków krytycznych pozwoliła na określenie mobilności Ge, Tl, Te w glebach, co w połączeniu z analizą specjacyjną form jonowych tych pierwiastków w znacznym stopniu poszerzyło wiedzę na ten temat na poziomie międzynarodowym. Badania zawartości pierwiastków w profilu glebowym wykazały, że najwyższe stężenie TCE występowało w wierzchniej warstwie gleby, co jasno wskazuje na antropogeniczne, a nie geogeniczne pochodzenie tych pierwiastków. Nasze badania wykazały, że mimo, iż na terenach otaczających zakłady przetwarzania ZSEE obserwuje się wzrost stężenia TCE w glebach, to pierwiastki te wiązane są przez gleby i występują w formach niemobilnych, słabo dostępnych dla roślin. Przeanalizowano wybrane elementy elektroniczne (lampy słoneczne, ogniwa słoneczne, ekrany LED TV, ekrany LCD, fotorezystory, fotodiody, fototranzystory), będące nośnikami Ge, Te i Tl. Elementy te zmielono, a następnie wykonano analizę sitową oraz określono zawartości metali w poszczególnych frakcjach. Ten problem jest szczególnie istotny, ponieważ procesy recyklingu ZSEE (kruszenie, mielenie, a nawet operacje zbierania i transportu) mogą prowadzić do dyspersji i migracji zanieczyszczeń TCE do środowiska. Stwierdzono, że Ge, Te i Tl są skoncentrowane w najdrobniejszych frakcjach zmielonych e-odpadów, a to sprzyja ich migracji podczas ich składowania i przetwarzania. Realizacja projektu pozwoliła na opublikowanie kilku artykułów o zasięgu międzynarodowym z wysokim IF. Wyniki badań były szeroko prezentowane na konferencjach krajowych jak i międzynarodowych. Efektem projektu są przygotowane i sprawdzone metodyki oznaczania całkowitej zawartości TCE oraz ich form specjacyjnych w glebach. Wyniki badań wniosły znaczący wkład do inżynierii środowiska, chemii analitycznej, metalurgii, gleboznawstwa oraz geofizyki.
