7090997223

Patrycja Kuna-Gwoidziewicz/J. Susi. Min. Vol. 12 (2013), No 1

Fot. 2. Przykładowe formy mineralne powstałe w wyniku przeobrażeń termicznych odpadów wydobywczych (fot. P. Kuna-Gwożdziewicz)

3. OBIEKT I METODYKA BADAŃ 3.1. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i ich powstawanie w termicznie aktywnych składowiskach odpadów wydobywczych

Związki WWA są grupą wszechobecnych zanieczyszczeń, których uwalnianie do środowiska wynika głównie z czynników antropogenicznych (Nam i in. 2007). Powstają one głównie jako produkty niepełnego spalania materiałów organicznych i zostały zidentyfikowane w wielu źródłach emisji, takich jak samochody emitujące spaliny, elektrownie, zakłady przemysłowe (Trapido 1999) oraz zakłady koksownicze (Kuna 2010). Znaczącym naturalnym źródłem związków WWA są pożary lasów i aktywność wulkaniczna (Smith i in. 2006). Jak podaje Lemieux (Lemieux, Lutes, Santoianni 2004), emisje z otwartego spalania materii organicznej (np. pożar składowiska odpadów wydobywczych, wypalanie traw) mogą być wyższe niż emisje ze źródeł kontrolowanych.

Samoutlenianie i samozagrzewanie się odpadów wydobywczych powoduje intensywną emisję różnych gazów, w tym WWA. Zawarte w materiale odpadowym węgiel oraz piryt podlegają procesowi utleniania z równoczesnym wytwarzaniem ciepła. Podwyższony stan termiczny gruntu składowiska oraz obecność wody porowej i gazów zawierających produkty powolnego utleniania węgla (CO, C0₂) sprzyjają procesom zgazowania pozostałości substancji węglowej w mikroobszarach składowiska, co prowadzi do powstawania tych węglowodorów.

Należy podkreślić, że synteza WWA w procesach termicznego przetwarzania paliw stałych jest wynikiem wielokierunkowych przemian, nie do końca poznanych, i jest związana ze składem chemicznym samego surowca. Opracowano kilka modeli budowy chemicznej węgla, których wspólną cechą jest założenie dotyczące jego mikromoleku-lamej i aromatycznej struktury. Obecne w węglu hydroaro-matyczne kłastry oraz mostki etylenowe w procesie odgazo-wania i pierwotnej pirolizy generują rodniki metylowe, etylowe, etylenowe oraz tzw. prekursory wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (Ściążko, Zieliński 2003). Synteza tych związków zachodzi cyklicznie przez łączenie się rodników C2 i C4 oraz formowanie rodników C6-C4, tworzących prekursory WWA. Te wysokoenergetyczne rodniki mogą być generowane przez częściowy kraking części alifatycznych i/lub złożonych cząstek organicznych wraz z syntezą prekursorów WWA w procesie ich szybkiego łączenia się (Howsam, Jones 1998).

3.2. Metodyka badań

Do pobierania próbek WWA w fazie gazowej zastosowano próbniki ze stałym sorbentem typu PUF (pianka poliuretanowa) z filtrem z włókien kwarcowych oraz aspirator. W związku z brakiem danych dotyczących prowadzonych dotąd badań oraz metodyki opróbowania gazów emitowanych ze składowiska odpadów powęglowych dla oznaczania wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, podjęto próbę opracowania tego rodzaju zbioru zasad regulujących tryb postępowania przy ich pozyskiwaniu. Próbkę pobierano przez około 20 min, przepływ gazu wynosił 3 dm³/min (fot. 3). Czas pobierania próbki wyznaczono na podstawie wcześniejszych badań eksperymentalnych, w których oszacowano wielkość stężeń badanych analitów możliwych do oznaczenia i określono optymalny czas pobierania próbek (Kuna, Łączny 2012). Następnie zaadsorbowane składniki ekstrahowano za pomocą heksanu, wykorzystując technikę przyspieszonej ekstrakcji ASE (Acceleraled Sofoent Extraclioń). Ekstrakt oczyszczono przy użyciu techniki SPE (Solid Phase Extrac-lioń), a następnie zatężono, odparowując w strumieniu azotu, i rozpuszczono w 1 ml acetonitrylu. Wszystkie badane próbki analizowano, stosując technikę wysokosprawnej chromato-