19
1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE TE „KOSTOLAC” NA ZEMLJIŠTE BRANIČEVSKOG OKRUGA Miloš B. Rajković 1 , Aleksandar Đorđević 1 , Mirjana Stojanović 2 , Slađana Milojković 1 1 Poljoprivredni fakultet u Zemunu, Univerzitet u Beogradu, Nemanjina 6, Beograd-Zemun, Srbija 2 Institut za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina (ITNMS), Beograd UVOD Sagorevanjem fosilnih goriva, posebno niskokaloričnih vrsta uglja za proizvodnju električne energije, nastaju mnoge zagađujuće materije, uključujuće i okside azota, sumpor(IV)-oksid, ugljenik(II)-oksid i ugljenik(IV)-oksid, halogena jedinjenja, ugljovodonike, prašinu, ćađ i druge čestice. Sve ove materije imaju veliki uticaj na životnu okolinu, a konsekventno mogu da izazovu ozbiljne zdravstvene probleme kod ljudi (astma, bronhitis, infekcije disajnih puteva i dr.). Ilustrativan primer za generisanje kiselih kiša predstavlja termoenergetski kompleks „Kostolac”. Ovaj termoenergetski sistem na bazi uglja obuhvata 3 termoelektrane ukupna snage 1000 MW i dva površinska ugljenokopa od 400 km². Iz termoelektrana u atmosferu odlaze velike količine neprečišćenog pepela, a sa otkrivki na kopovima i sa deponija uglja, zbog stalnog samosagorevanja uglja, takođe dolazi do emisije štetnih gasova (slika 1). U vremenskom periodu od maja 1996. do aprila 1997. godine, na mernom mestu u centru Kostolca, koncentracija SO 2 je 127 dana bila na nivou maksimalno dozvoljene (GVI granična vrednost imisije), dok je 16 dana bila iznad nje, dostižući ekstremnu vrednost od 292,8 μg/m 3 u oktobru 1996. Budući da se ovaj termoenergetski kompleks geografski nalazi u oblasti delte Velike Morave, u predvorju Karpatskih planina, najveći deo aerozagađenja, pod uticajem severnoistočnog vetra, košave, prostire se na oblast gusto naseljenog područja južnog Banata i severne Šumadije. Termoelektrane u Srbiji za proizvodnju električne energije koriste lignit, niskog kvalitata, sa visokim sadržajem pepela (20–30%). Zbog neefikasnosti elektrofiltera, koncentracija pepela (tzv. leteći pepeo (LP) ili elektrofilterski pepeo) u izlaznim dimnim gasovima može da se kreće od 303000 μg/m 3 [20] . Letećim pepelom se nazivaju fine čestice koje ostaju u suspenziji sa dimnim gasom. Ove čestice se sastoje najvećim delom od neorganske, nesagorive materije prisutne u uglju, od kojih se deo tokom sagorevanja transformiše u staklastu amorfnu strukturu. U termoelektranama u Srbiji godišnje se za proizvodnju električne energije iskoristi oko 35 miliona tona uglja, pretežno lignita. Ova vrsta uglja je donje toplotne moći (6000–8000 kJ/kg), prosečnog sadržaja vlage 45–53% i pepela

ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

1

ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ

TERMOELEKTRANE TE „KOSTOLAC” NA ZEMLJIŠTE

BRANIČEVSKOG OKRUGA

Miloš B. Rajković1, Aleksandar Đorđević

1, Mirjana Stojanović

2,

Slađana Milojković 1

1 Poljoprivredni fakultet u Zemunu, Univerzitet u Beogradu, Nemanjina 6,

Beograd-Zemun, Srbija 2 Institut za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih sirovina (ITNMS), Beograd

UVOD

Sagorevanjem fosilnih goriva, posebno niskokaloričnih vrsta uglja za

proizvodnju električne energije, nastaju mnoge zagađujuće materije, uključujuće i

okside azota, sumpor(IV)-oksid, ugljenik(II)-oksid i ugljenik(IV)-oksid, halogena

jedinjenja, ugljovodonike, prašinu, ćađ i druge čestice. Sve ove materije imaju veliki

uticaj na životnu okolinu, a konsekventno mogu da izazovu ozbiljne zdravstvene

probleme kod ljudi (astma, bronhitis, infekcije disajnih puteva i dr.).

Ilustrativan primer za generisanje kiselih kiša predstavlja termoenergetski

kompleks „Kostolac”. Ovaj termoenergetski sistem na bazi uglja obuhvata 3

termoelektrane ukupna snage 1000 MW i dva površinska ugljenokopa od 400 km².

Iz termoelektrana u atmosferu odlaze velike količine neprečišćenog pepela, a sa

otkrivki na kopovima i sa deponija uglja, zbog stalnog samosagorevanja uglja,

takođe dolazi do emisije štetnih gasova (slika 1).

U vremenskom periodu od maja 1996. do aprila 1997. godine, na mernom

mestu u centru Kostolca, koncentracija SO2 je 127 dana bila na nivou maksimalno

dozvoljene (GVI – granična vrednost imisije), dok je 16 dana bila iznad nje,

dostižući ekstremnu vrednost od 292,8 µg/m3 u oktobru 1996. Budući da se ovaj

termoenergetski kompleks geografski nalazi u oblasti delte Velike Morave, u

predvorju Karpatskih planina, najveći deo aerozagađenja, pod uticajem

severnoistočnog vetra, košave, prostire se na oblast gusto naseljenog područja

južnog Banata i severne Šumadije.

Termoelektrane u Srbiji za proizvodnju električne energije koriste lignit, niskog

kvalitata, sa visokim sadržajem pepela (20–30%). Zbog neefikasnosti elektrofiltera,

koncentracija pepela (tzv. leteći pepeo (LP) ili elektrofilterski pepeo) u izlaznim

dimnim gasovima može da se kreće od 30–3000 µg/m3 [20] . Letećim pepelom se

nazivaju fine čestice koje ostaju u suspenziji sa dimnim gasom. Ove čestice se

sastoje najvećim delom od neorganske, nesagorive materije prisutne u uglju, od

kojih se deo tokom sagorevanja transformiše u staklastu amorfnu strukturu.

U termoelektranama u Srbiji godišnje se za proizvodnju električne energije

iskoristi oko 35 miliona tona uglja, pretežno lignita. Ova vrsta uglja je donje

toplotne moći (6000–8000 kJ/kg), prosečnog sadržaja vlage 45–53% i pepela

Page 2: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

2

10–23% [2]. Na osnovu iznetog, termoelektrane u Srbiji generišu od 3,5–8 miliona

tona pepela na godišnjem nivou.

Slika 1. TE „Kostolac”

Za termoelektranu TE „Kostolac”, čiji se uticaj na životnu okolinu razmatra u

ovom radu, osnovno gorivo je lignit iz površinskog kopa „Drmno”, sledećih

osnovnih karakteristika [3]:

Osnovne karakteristike

lignita iz kopa „Drmno”

Garantovana

vrednost

Granične

vrednosti

Donja toplotna moć (kJ/kg) 7330 6500-8370

Sadržaj vlage (u %) 43,9 43-44

Sadržaj pepela (u %) 22,2 18,4-25,8

Sadržaj sumpora (u %) 1,2 1,1-1,2

Od ukupno utrošenog uglja u termoelektranama koje rade u Srbiji, oko 17%

uglja ne sagori i ostaje u obliku pepela koji se specijalnim sistemima transportuje do

deponija.

Ispitivanje kontaminiranosti zemljišta, vode, vazduha a time i hrane opasnim i

štetnim materijama postaje sve neophodnije sa povećanjem emisije zagađujućih

materija iz industrijskih postrojenja, produkata sagorevanja fosilnih goriva u

industriji, saobraćaju i domaćinstvima, povećanom hemizacijom u poljoprivredi i

drugim antropogenim aktivnostima kojima se remeti osnovna funkcija zemljišta –

proizvodnja zdravo bezbedne hrane [4].

U ovom radu određen je ukupni sadržaj nekih teških metala (Cd, Cr, Pb, Ni) od

ukupno osam potencijalno štetnih elemenata (As, Cd, Cr, Hg, Ni, Pb, Cu i Zn).

Page 3: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

3

Kriterijum za ocenu zagađenosti zemljišta ovim elementima su maksimalno

dozvoljene koncentracije (MDK) u zemljištu, date u Pravilniku o dozvoljenim

količinama opasnih i štetnih materija u zemljištu i vodi za navodnjavanje i

metodama za njihovo ispitivanje [5].

Ukupni sadržaj metala u nekom zemljištu je rezultat inputa metala iz više

izvora, što se može izraziti sledećom formulom:

Muk = (Mm + Ma + Mđ + Mah + Moo + Mdn) – (Mb + Mg)

gde su: M – oznaka za teški metal, m – matični supstrat, a – atmosferski talog, đ –

đubrivo, ah – agrohemikalije, oo – organski otpaci (zagađivači), dn – neorganski

zagađivači, b – usvojeno od strane biljaka (prinos biljaka), g – gubici putem

ispiranja, volatizacije i dr.

Bioraspoložive količine metala zavise od hemijskih svojstava zemljišta, koje

određuje oblike u kojima se metali nalaze u zemljištu.

Podaci dati u tabeli 1. pokazuju raspone koncentracija metala ( u ppm – mg/kg)

koji se nalaze u poljoprivrednim zemljištima u različitim delovima sveta [6] i Srbiji

[7].

Nikl u zemljište dospeva preko atmosferskog depozita, najčešće anrtopogenim

putem. Sagorevanje uglja je značajan izvor emisije Ni, zatim rudnici i topionice

metala, šumski požari, meteoritski pepeo, čestice soli i spaljivanje otpada. Za

zemljišta sveta uzima se prosečna koncentracija Ni od 40 mg/kg zemljišta

(propisana gornja dozvoljena koncentracija Ni u zemljištu koja su đubrena u svetu

iznosi 32–50 mg/kg zemljišta) [8], mada mu koncentracija jako varira u zavisnosti

od tipa zemljišta. Glavni faktor koji određuje ponašanje i pristupačnost Ni je pH

vrednost zemljišta: smanjenje pH vrednosti zemljišta dovodi do povećanja

aktivnosti, mobilnosti i pristupačnosti Ni, što se objašnjava činjenicom da se u tim

uslovima smanjuju adsorptivna svojstva čvrste faze zemljišta prema Ni [9].

Prosečna koncentracija hroma u zemljištu je do 100 mg/kg, a hrom u zemljište

dospeva antropogenim putem, iz poljoprivrednih materijala, atmosferskim

depozitom, muljevima i dr. Najstabilniji oblici hroma u zemljištu su Cr(III) i Cr(VI).

Cr(VI) je postojan kao anjon i brzo se ekstrahuje iz zemljišta, taloži u biljkama, ali je

vrlo toksičan (mnogo je toksičniji za biljke od Cr(III)). Pri pH > 6,00 dominantni

oblici Cr(VI) su: HCrO4–, Cr2O7

2– i CrO4

2–. Cr(III) je mnogo manje pokretan i

adsorbuje se jako za čestice. Rastvorljivost Cr(III) se smanjuje pri pH > 4,00, a pri

pH > 5,00 potpuno se taloži. Cr(VI) pri visokom redoks-potencijalu i u prisustvu

organske materije se redukuje u Cr(III). Redukcija je brža u kiseloj od alkalne

sredine. U većini zemljišta dominantan je Cr(III) nerastvorljiv i manje pokretan u

oksidima i hidroksidima. Koncentracija pristupnog ukupnog hroma za biljke je

ekstremno mala u većini zemljišta, te se otuda u biljkama hrom nalazi u veoma

malim koncentracijama (0,2-0,4 mg /kg suve materije).

Page 4: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

4

Tabela 1. Koncentracije teških metala u poljoprivrednim zemljištima (mg/kg) u različitim

delovima sveta i maksimalan dozvoljen sadržaj u zemljištima Srbije

Element Opseg Uobičajena vrednost Srbija

Ag 0,01-8 0,05 25

As 0,1–50 1–20 do 25

Au 0,001–0,002 - -

Cd 0,01–2,4 0,2–1 do 3

Co 1–40 10 -

Cr 5–1500 70–100 do 100

Cu 2–250 20–30 100

Hg 0,01–0,3 0,03–0,06 2

Mn 20–10000 1000 400

Mo 0,2–5 1–2 -

Ni 2–1000 50 -

Pb 2–3000 10–30 ruralno područje

30–100 urbano područje

100

Sb 0,05–260 2 -

Se 0,01–2 0,05 -

Sn 1–200 4 -

Ti 0,03-10 - -

U 0,7–9 < 2 -

V 3-500 90 -

W 0,5-83 1,5 -

Zn 10-300 50 300

Smatra se da pored geohemijskog porekla kadmijuma (Cd se nalazi često u

zemljištima bogatim rudom cinka, karbonatima, fosforitima, crnim škriljcima i

glinama), visoki sadržaj može biti posledica antropogenog zagađivanja. Relativno

visoke koncentracije Cd se nalaze u sirovim fosfatima iz kojih se proizvode fosforna

đubriva, pa otuda ova đubriva mogu biti izvor kontaminacije poljoprivrednih

zemljišta kadmijumom i drugim teških metala. Dokazano je da se za poslednjih 30

godina blago povećao prosečan sadržaj Cd u zemljištu i to za 0,053 mg/kg. Smatra

se da je kadmijum na prvom mesto unešen u zemljište preko fosfornih đubriva

(54–58%), zatim putem atmosferskog taloga (39-41%) i preko kanalizacionog mulja

(2–5%) [11].

Mineralna đubriva mogu takođe da budu potencijalni kontaminatori zemljišta

teškim metalima (Hg, Pb, Ni). Sirovine od kojih se dobijaju đubriva mogu da sadrže

teške metale (sirovi fosfat, kalijumove soli, čilska šalitra i dr.). Dejstvo teških

metala zavisi od količine đubriva, svojstava zemljišta, naročito vrednosti pH, biljne

vrste i dr. [10].

Kao posledica rada termoelektrana na ugalj, neophodno je uzeti u obzir

neposredno i posredno štetno delovanje na zemljište: neposredno, ogleda se u

trajnom gubljenju kvalitetnog poljoprivrednog zemljišta usled zauzimanja velikih

površina za potrebe deponovanja pepela i rudnika za eksploataciju uglja, dok se

Page 5: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

5

posredno ogleda u uticaju letećeg pepela na poljoprivredno zemljište u pravcu

prostiranja dimnog gasa, što je i bio predmet ispitivanja u ovome radu.

U ovom radu izvršeno je ispitivanje uticaja blizine TE „Kostolac” na životnu

okolinu ispitivanjem kvaliteta zemljišta Braničevskog okruga. Takođe je ispitivan

sastav letećeg pepela kao i njegov uticaj na agrohemijska svojstva, hemijski i

mehanički sastav zemljišta koja se koriste za poljoprivredne kulture (ruralna oblast).

MATERIJAL I METODE

1. Fizička, hemijska, radiološka i mineraloška karakterizacija pepela

U okviru ispitivanja tehničkih karakteristika pepela iz TE „Kostolac” izvršena je

njegova fizička, hemijska, radiološka i mineraloška karakterizacija.

Određivanje vlage u uzorcima pepela: Za određivanje vlažnosti uzoraka

pepela korišćena je BMK (Validna metoda kuće – Određivanje vlažnosti uzorka)

(E.6.5:2007).

Određivanje nasipne mase: Za određivanje nasipne mase pepela korišćena je

BMK (Validna metoda kuće – Određivanje vlažnosti uzorka) (E.6.11:2007).

Određivanje granulometrisjkog sastava pepela: Standardnom metodom

prosejavanja, na seriji sita tipa Tyler, prečnika prosevne površine 200 mm,

određivanje granulometrijski sastav, mokrim prosejavanjem.

2. Gamaspektrometrijsko merenje

Uzorak letećeg pepela osušen je na 105ºC do konstantne težine, zatim usitnjen,

homogenizovan i upakovan u cilindričnu posudu, iste geometrije kao i standard za

kalibraciju detektora.

Gamaspektrometrijsko merenje izvršeno je na čistom germanijumskom

detektoru firme EG&G ”ORTEC”. Detektor je povezan sa višekanalnim

analizatorom (8192 kanala) istog proizvođača i sa odgovarajućom računarskom

opremom.

Energetska kalibracija, kao i kalibracija efikasnosti detektora obavljena je

pomoću radioaktivnog standarda 931-OL-092-01 Czech Metrological Institute,

gustine (1,22±0,01) g/cm3. Vreme merenja uzorka je 60000 s, a osnovno zračenje je

mereno 250000 s.

3. Analiza i metodologija uzorkovanja zemljišta

Radi uzimanja svakog pojedinačnog uzorka zemljišta napravljena je rupa

veličine 30x40 cm, zatim je ašovom zasecan vertikalno sloj debljine 3-5 cm. Od

ovog sloja isečena je vertikalno po sredini prizma širine 3-5 cm, koja predstavlja

pojedinačni uzorak. Po završenom uzimanju uzorka zemljišta metodom četvrtanja

dobijen je srednji ili prosečan uzorak.

Frakcije zemljišta: 1. frakcija krupnog peska (sa česticama Ø > 0,2 mm), 2.

frakcija sitnog peska (sa česticama Ø 0,2–0,02 mm), 3. frakcija praha (sa česticama

Ø 0,02–0,002 mm) i 4. frakcija gline (sa česticama Ø < 0,002 mm) određivane su

Page 6: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

6

tako što je odmereno 10 g zemljišta i preneto u flašicu za mućkanje (zapremine

> 330 cm3). Uzorku je dodato 25 cm

3 Na4P2O7∙10H2O koncentracije 0,1 mol/dm

3

nakon čega je uzorak energično promućkan i ostavljen da odstoji, dodato je 225 cm3

destilovane vode i uzorak mućkan na rotacionoj mućkalici oko 16 sati.

Izdvajanje frakcije krupnog peska – prosejavanjem: Metalno sito sa otvorima

Ø 0,2 mm namesti se iznad staklenog cilindra zapremine 1000 cm3 na koji je

namešten veći levak. Uzorak se prebaci preko metalnog sita u stakleni cilindar,

nakon čega se vrši propiranje čestica peska koje su se zadržale na situ destilovanom

vodom (iz špric boce). Zatim se sito sa levkom skida sa staklenog cilindra. Čestice

krupnog peska, koje su se zadržale na gornjem situ, prebacuju se mlazom

destilovane vode iz špric boce u porcelansku šolju za uparavanje, suše se u

električnoj sušnici i meri na analitičkoj vagi masa čestica frakcije krupnog peska.

1. pipetiranje - izdvajanje frakcije < 0,02 mm (zbir frakcija praha i gline):

Suspenzija uzorka, koja se nalazi u staklenom cilindru, doliva se destilovanom

vodom do 1000 cm3. Istovremeno se zaseban cilindar puni destilovanom vodom u

koju se uranja termometar. Cilindar sa suspenzijom zemljišta se zatvara gumenim

zatvaračem, mućka rukom u horizontalnom položaju tokom jedne minute, ponovno

uspravlja na radni sto, skida se gumeni zatvarač sa cilindra, startuje štoperica, i

ostavlja da miruje određeno vreme. Vreme potrebno da frakcija < 0,02 mm pređe

put od 10 cm zavisi od temperature vode u kojoj se odvija sedimentacija.

2. pipetiranje - izdvajanje frakcije < 0,002 mm (samo glina): Cilindar se zatvara

gumenim zatvaračem, mućka rukom u horizontalnom položaju tokom jedne minute,

uspravlja na radni sto, skida se gumeni zatvarač sa cilindra, startuje štoperica, i

ostavlja da miruje. Vreme potrebno da čestice gline pređu put od 5 cm očita se na

osnovu temperature vode.

Po isteku vremena potrebnog da frakcija gline pređe put od 5 cm u suspenziju se

uranja trbušasta pipeta na dubinu od 5 cm, ispipetira se 25 cm3 suspenzije

(pipetiranje traje 20 s), kvantitativno prenese u porcelansku šolju, uparava na

vodenom kupatilu, suši u električnoj sušnici, hladi u eksikatoru i meri na analitičkoj

vagi. Podatak predstavlja masu frakcije gline.

Određivanje sadržaja mikroelemenata u zemljištu: Mikroelementi se nalaze

u zemljištu u različitim formama, te su u različitom stepenu pristupačni za biljke.

Sem toga, na pokretljivost mikroelemenata u zemljištu i njihovu pristupačnost za

biljke veliki uticaj ima reakcija zemljišta, sadržaj organskih materija, količina

fosfora, nitrata i mehanički sastav zemljišta, oksido-redukcioni uslovi, vlažnost

zemljišta.

Određivanje pristupačnih oblika mikroelemenata u zemljištu se sastoji u

njihovoj ekstrakciji iz zemljišta odgovarajućim ekstrakcionim rastvorom. U

dobijenom ekstraktu sadržaj elemenata određuje se metodom atomske apsorpcione

spektrofotometrije.

Određivanje sadržaja ukupnog azota u zemljištu: Određivanje sadržaja

ukupnog azota vrši se metodom po Kjeldahl-u ili Semimikro-Kjeldahovom

metodom-modifikacija po Bremne-ru koja je i korišćena u ovom radu. Azot se u

zemljištu nalazi preko 90% u obliku organskog azota, a ispod 10% u obliku

neorganskog azota.

Page 7: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

7

Metoda se zasniva na razaranju uzorka zemljišta conc. H2SO4 uz dodatak K2SO4

i katalizatorske smeše (CuSO4+Se) i zagrevanju do ključanja. Posle određenog

vremena digestije sav azot iz uzorka prevede se u amonijačni jon, koji se oslobađa

destilacijom u prisustvu viška NaOH. Destilat se hvata u bornoj kiselini, a

amonijum-borat koji se dobija ima baznu reakciju, i direktno se titriše sa sumpornom

kiselinom poznate koncentracije.

Stavi se odmerena masa zemlje, koja sadrži oko 1 mg N (od 0,2-1,0 g) u kolbi

zapremine 50 cm3. Uzorak vazdušno suve zemlje treba da bude fino usitnjen u

ahatnom avanu i prosejan kroz sito sa veličinom otvora 0,2 mm, zatim se doda 2 cm3

vode, promućka da se ovlaži ceo uzorak, i ostavi da stoji 30 minuta. Posle toga doda

se 1,1 g smeše K2SO4 sa katalizatorom (CuSO4+Se) i 3 cm3 conc. H2SO4 pa se vrši

postepeno zagrevanje na električnom rešou tokom dva sata.

Posle završenog razaranja ostavi se kolba da se ohladi, doda oko 20 cm3 vode i

izvrši kvantitativno prenošenje razorenog uzorka u balon za destilaciju. Zapremina

celokupnog rastvora u balonu treba da iznosi do 50 cm3. Na kraju prenošenja, doda

se 20 cm3 NaOH koncentracije 10 mol/dm

3 i balon za destilaciju spoji sa

aparaturom. Kraj hladnjaka uroni se u 5 cm3 rastvora borne kiseline i mešanog

indikatora, koji se nalazi u kolbi zapremine 50 cm3. Zatim se vrši destilacija

uvođenjem vodene pare. Na kraju se vrši titracija stvorenog amonijum-borata sa

0,01 mol/dm3 H2SO4. Promena boje u završnoj tački titracije je iz zelene u

ljubičastu.

Na isti način kao i uzorak priprema se slepa proba.

Procentni sadržaj ukupnog azota u zemljištu se računa po sledećoj formuli:

100

14,0%

P

baN

gde je: a – cm3 0,01 mol/dm

3 H2SO4 utrošeni za titraciju uzorka; b – cm

3

0,01 mol/dm3 H2SO4 utrošeni za titraciju slepe probe; P – masa uzorka zemlje u mg;

0,14 – 1 cm3 0,01 mol/dm

3 H2SO4 ekvivalentan je sa 0,14 mg NH4-N.

Određivanje sadržaja humusa (u %) metodom mokrog sagorevanja:

Humus predstavlja kompleks organskih jedinjenja koji je obrazovan razaranjem i

sintezom organskih sastojaka u zemljištu. Ima veliki uticaj na fizičko-hemijske i

fizičke osobine zemljišta, takođe predstavlja izvor hranivih materija za biljke.

Princip ove metode je da se oksidacijom ugljenika iz humusa u ugljen-dioksid i

prečišćavanjem nađenih količina CO2 odredi ukupan sadržaj humusa.

Na analitičkoj vagi odmeri se 0,1–0,5 g uzorka koji je prethodno pripremljen

(samleven, osušen i prosejan na sito prečnika 0,25 cm) i prenese u ernenmajer od

300 cm3. Zatim se doda 130 cm

3 destilovane vode, 20 cm

3 rastvora H2SO4 i 50 cm

3

rastvora KMnO4 koncentracije 0,1 mol/dm3 i sadržaj u erlenmajeru promeša. U grlić

erlenmajera se stavlja levak, a potom se stavlja na rešo da se polako zagreje i kuva

15 minuta. Kada je kuvanje završeno, boca se skida sa rešoa i odmah se titriše

rastvorom oksalne kiseline kako bi sa crvenkast sadržaj obezbojio. Na ovaj način se

vrši neutralizacija KMnO4. Kako je prelazak iz crvenkaste u bezbojnu postepen pri

titrisanju može doći do greške, odnosno da se doda veća količina oksalne kiseline.

Višak se utvrđuje retitracijom sa KMnO4 do ponovnog pojavljivanja crvenkaste

boje.

Page 8: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

8

Procentualni sadržaj humusa u zemljištu se određuje pomoću formule:

%100000514,0724,1)9995,00005,1(

C

baHumus

gde je: a – zapremina utrošenog KMnO4 u cm

3 za retitraciju + 50 cm

3 KMnO4 koji

je dodat na početku u erlenmajer, b – zapremina utrošenog rastvora oksalne kiseline

u cm3, 1,0005 i 0,9995 – faktori normaliteta, 1,724 – koeficijenat za prevođenje

ugljenika u humus, 0,000514 – koeficijenat koji označava da svaki cm3 0,1 mol/dm

3

KMnO4 oksidiše 0,000514 g ugljenika u CO2, 100 – koeficijent za izračunavanje

procenta, C – masa uzorka zemljišta.

Određivanje pH vrednosti zemljišta: U zavisnosti od toga, u kakvom se

stanju nalaze joni vodonika u zemljištu, razlikuju se sledeće forme kiselosti: aktivna

(aktuelna) i potencijalna.

Aktivnu kiselost čine joni vodonika koji se nalaze u rastvoru zemljišta, a njihova

količina zavisi od prisustva mineralnih i organskih kiselina i hidrolitički kiselih soli i

stepena njihove disocijacije.

Potencijalna kiselost uslovljena je adsorbovanim jonima vodonika i

aluminijuma. Pri reakciji adsorptivnog kompleksa zemljišta (AKZ) sa katjonima iz

rastvora zemljišta ili sa rastvorima dodatih soli joni vodonika i aluminijuma prelaze

u rastvor i na taj način čine potencijalnu kiselost zemljišta, koja se određuje iz

sodnog ekstrakta zemljišta. U zavisnosti od toga, kakvom soli se zamenjuju

adsorbovani joni, koji određuju keselost, razlikuju se dve njene forme: razmenljiva i

hidrolitička.

Razmenljiva kiselost određuje se tretiranjem uzorka zemlje rastvorom neutralne

soli (najčešće 1 mol/dm3 rastvorom KCl), dok se Hidrolitička kiselost određuje

tretiranjem uzorka zemlje rastvorima jakih baza i slabih kiselina.

Izmeri se dva puta po 10 g zemlje i stavi u čaše. U jednu čašu se unese pipetom

25 cm3 destilovane vode, a u drugu 25 cm

3 rastvora KCl. Zatim se povremeno vrši

mešanje staklenim štapićem u toku 30 minuta i nakon toga se vrši očitavanje pH

vrednosti pomoću pH-metra.

Određivanje ukupnog sadržaja teških metala u zemljištu metodom atomske

apsorpcione spektrofotometrije (AAS)

Mnogi mikroelemenati, koji su važni u ishrani biljaka: B, Cu, Co, Fe, Mn, Mo i

Zn, a posebno oni koji spadaju u teške metale, Cu, Co, Fe, Mn, Mo, Zn, Cr, F, Ni,

Se, Sa i V (tzv. „elementi u tragovima” (osim Fe), kada se nađu u zemljištu u većim

količinama od normalnih, mogu da deluju toksično na biljke i zivotinje koje se hrane

biljkama obogaćenim ovim elementima. U tom smislu se teški metali posebno

proučavaju da bi se utvrdilo da li je neko zemljište „kontaminirano” ili ima normalan

sadržaj ovih elemenata. Da bi se došlo do tog odgovora potrebno je uraditi i ukupni i

pristupačni sadržaj teških metala u zemljištu.

Metoda se zasniva na digestiji uzoraka zemljišta raznim smešama kiselina:

HNO3-HClO4-HF (u Pt ili teflonskim teglicama), conc. HNO3 (uz dodatak H2O2) i

„carske vode” (HCl+HNO3). Pri tome se prisutni makro- i mikroelementi u zemljištu

prevode u rastvorljiva jedinjenja. U dobijenim rastvorima se metodom atomske

Page 9: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

9

apsorpcione spektrofotometrije određuje ukupni sadržaj raznih teških metala: Mn,

Cu, Zn, Co, Cr, Pb, Ni, Cd, As, Hg, Se i drugih. Pored toga, iz istih rastvora i istom

metodom mogu da se odrede ukupni sadržaji makroelemenata: Al, Fe, Ca, Mg, K i

Na.

Odmeri se 2,00 g fino sprašene (< 100 mesh-a), suve zemlje, prenese u

erlenmajer zapremine 150 cm3, doda 20 cm

3 conc. HNO3 i na vrh stavi mali stakleni

levak. Onda se erlenmajeri stave na električnu ploču zagrejanu na 150°C i ostave da

smeša u njima blago ključa za vreme od 2 sata. Zatim se hlade 5 minuta, pa se doda

3,00 cm3 30% H2O2 i vrši blago zagrevanje da dođe do reakcije sa peroksidom, a

onda se pusti da smeša blago ključa 15 minuta.

Na kraju se smeša u erlenmajeru ohladi i prenese kvantitativno u normalni sud

od 100 cm3 ispiranjem sa dejonizovanom vodom. Zatim se vrši filtriranje kroz papir

Whatman No. 41, a rastvor se čuva u reagens bocama (plastične ili staklene) do

analize na atomskom apsorpcionom apsorberu.

Dobijene vrednosti se u literaturi navode u prirodnim (normalnim) sadržajima u

raznim zemljištima, kao i o povišenim (toksičnim), koji označavaju da je neko

zemljište zagađeno teškim metalima.

Određivanje sadržaja pristupačnih teških metala u zemljištu

metodom atomske apsorpcije

Odmeri se 15,00 g zemlje, suve i usitnjene, pa se doda 30 cm3 rastvora DTPA

(diethylene-triamine-pentaacetic acid). Zatim se u plastičnim bocama vrši mućkanje

u trajanju od 2 sata. Posle toga se vrši filtriranje kroz papir Whatman No 42 (ili

sličan njemu). Rastvori se čuvaju u pogodnim plastičnim ili staklenim sudovima

(reagens boce, epruvete) i u njima se metodom atomske apsorpcije određuje sadržaj

raznih mikroelemenata.

Priprema DTPA rastvora: Izmeri se 14,9 g TEA (trietanolamin, p.a.), 1,97 g

DTPA i 1,47 g CaCl2∙2H2O, pa se to pomeša i rastvori u oko 200 cm3 dejonizovane

vode. Posle rastvaranja razblaži se dejonizovanom vodom do oko 900 cm3 i podesi

se pH vrednost na 7,30 pomoću 1 mol/dm3 HCl, pa se na kraju dopuni vodom do

1 dm3. Dobijeni rastvor je: 0,05 mol/dm

3 DTPA, 0,01 mol/dm

3 CaCl2 i 0,1 mol/dm

3

TEA.

Sva merenja sadržaja teških metala u zemljištu izvršena su na atomskom

apsorpcionom spektrofotometru – plamenom, SpectrAA 220FS, Sample preparation

Sistem SPS 5, PC AT 486 Varian, Australija, a rezultati su iskazani u ppm (μg/g ili

mg/kg) , prema standardu SRPS B.B8.070 (putem dokumentovanih metoda

akreditovane laboratorije Instituta za tehnologiju nuklearnih i drugih mineralnih

sirovina, ITNMS: DM 10–0/4, 0/6, 0/7, 0/8, 0/9, 0/10, 0/11, 0/12, 0/13 i 0/17).

Zemljište koje je ispitivano u radu uzorkovano je sa sledećih lokacija u

neposrednoj blizini TE „Kostolac”, kao i na različitim udaljenostima od nje: uzorak

1: Požarevac (> 10 km), uzorak 2: Dubravica 12–15 km), uzorak 3: Žagubica

(> 20 km), uzorak 4: Vukovac (> 20 km), uzorak 5: Drmno (u sklopu

termoelektrane), uzorak 6: Kličevac (10 km), uzorak 7: Ćirikovac (10 km), uzorak

8: Bradarac (ca. 10 km), uzorak 9: Stari Kostolac (u sklopu termoelektrane),

Page 10: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

10

uzorak 10: Klenovnik (u sklopu termoelektrane), uzorak 11: Petka (5–10 km),

uzorak 12: Ostrvo (ca. 10 km).

REZULTATI I DISKUSIJA

1. Pristup modelovanju kvaliteta vazduha

Ocena uticaja emisije štetnih materija iz dimnih gasova emitovanih iz blokova

B1 i B2 TE „Kostolac” na kvalitet vazduha u pojasu 50 i 100 km od Kostolačkih

elektrana upotrebljen je atmosferski disperzioni model sistem (DISPER 4.0) [22].

U analizi je korišćen opšte poznati Gaussin-ov model disperzije sa Brigsovim

modelom dimnog gasa (jednačina 1), koji je shematski prikazan na slici 2. i baziran

na emisiji SOx, NOx i praškastih materija (PM) u TE „Kostolac”.

Slika 2. Shematski prikaz Gaussin-ovog modela disperzije oblaka dimnog gasa

gde su: Q – emisija zagađujuće materije iz izvora (gs

–1), w – brzina vetra na visini

emisije (ms–1

), He – efektivna visina dimnjaka (m), σy – koeficijenti bočne disperzije

(m), i σz – koeficijenti vertikalne disperzije (m).

Meteorološki podaci

Klimatske karakteristike razmatranog područja imaju odlike umereno

kontinentalne klime, uz izražen uticaj stepsko-kontinentalne klime susednog Banata.

Relativna blizina Đerdapske klisure utiče na pojačano duvanje jugoistočnog vetra –

košave. Podaci o klimatskim uslovima prikazani su na slikama 3. i 4, zasnovane na

višegodišnjim merenjima sprovedenim od strane RHMZ Srbije na meteorološkim

stanicama Veliko Gradište (25 km istočno od termoelektrane), Kostolac (2 km

jugozapadno od termoelektrane) i Ram (13 km severoistočno od termoelektrane)

[18, 19].

Page 11: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

11

Slika 3. Brzine i pravci duvanja vetra u regionu TE „Kostolac”

Slika 4. Prosečne godišnje temperature u Kostolačkom regionu

Morfologija letećeg pepela snimljena upotrebom skenirajuće elektronske

mikroskopije (SEM) prikazana je na slici 5. [1].

Slika 5. Morfologija letećeg pepela snimljena upotrebom skenirajuće elektronske

mikroskopije

Page 12: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

12

2. Fizička, hemijska, radiološka i mineraloška karakterizacija pepela

Rezultati ispitivanja fizičkih svojstava pepela: specifična gustina, zapreminske

mase i hidraulične zbijenosti prikazani su u tabeli 2. [12].

Tabela 2. Fizičke karakteristike pepela

Fizičko svojstvo Vrednost (u kg/m3)

Nasipna masa 2200

Zapreminska masa 648

Hidraulična zbijenost (50% č.m.) 667

Određivanje granulometrijskog sastava pepela

Standardnom metodom prosejavanja, na seriji sita tipa Tyler, prečnika prosevne

površine 200 mm, određivan je granulometrijski sastav pepela a rezultati su

prikazani u tabeli 3 i na slici 6.

Tabela 3. Srednji granulometrijski sastav uzoraka pepela

Klasa krupnoće

(μm)

Maseno učešće

m (%)

Kumulativno učešće

po plusu R (%)

Kumulativno učešće

po minusu D (%)

-1000 + 425 1,74 1,74 100,00

-425 + 300 3,61 5,35 98,26

-300 + 212 8,24 13,59 94,65

-212 + 150 15,30 28,89 86,41

-150 + 106 25,42 54,32 71,11

-106 + 75 14,09 68,41 45,68

-75 + 45 23,71 92,12 31,59

-45 + 0 7,88 100,00 7,88

Ukupno 100,00

Srednji prečnik zrna: 110 μm, opseg 80-120 μm

Slika 6. Srednji granulometrijski sastav uzoraka pepela

0 7,8

31,59

45,68

71,11

86,41 94,65 98,26 10

0

2

4

6

8

10

12

0 4 7 10 15 21 30 42 100

d (mm)

D (%)

Page 13: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

13

Hemijski sastav letećeg pepela (izražen preko oksida odgovarajućih metala) iz

TE „Kostolac” prikazan je u tabeli 4, iz koje se vidi da sadrži 83,63 mas.% (SiO2 +

Al2O3 + Fe2O3) i 6,66 mas.% CaO, te se prema američkoj normnoj specifikaciji

ASTM C618 može okarakterisati kao pepeo klase „F” (niski sadržaj CaO).

Tabela 4. Srednji hemijski sastav elektrofilterskog pepela

Elemenat (u obliku oksida) mas. % ASTM C618

SiO2 56,79 (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) min. 70%

Al2O3 19,10

Fe2O3 7,74

CaO 6,66

MgO 1,28 5,0 max.

TiO2 1,01

SO3 3,89 5,0 max.

P2O5 0,15

Na2O 0,62

K2O 0,87

NiO 0,034

PbO2 0,011

Cr2O3 0,024

CuO 0,059

CoO 0,023

MnO 0,13

V2O5 0,040

SrO 0,157

BaO 1,330

ZnO 0,041

As2O3 0,012

SiO2/ Al2O3 2,97

vlaga – 105ºC 0,09

Gubitak žarenjem – 900ºC 4,05

Mineralni sastav letećeg pepela prikazan je u tabeli 5.

Tabela 5. Kvantitativni mineralni sastav pepela [22]

Mineralni sastav udeo, u %

Zrna termički izmenjenih minerala glina 53,0–55,1

Staklasta faza 24,5–28,2

Kristobalit 2,1–2,4

Minerali Fe 2,7–5,1

Degradirani feldspati 1,9–2,7

Degradirani karbonati 0,8–0,9

Anhidrit 6,0–7,5

Ugalj 2,5–3,7

Ostalo 0,5

Page 14: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

14

Agrohemijska svojstva pepela prikazana su u tabeli 6.

Tabela 6. Agrohemijska svojstva pepela

Svojstvo pH

(H2O)

pH

(KCl)

Higroskopna

vlaga (%)

Humus

(%)

CaCO3

(%)

N

(%)

P2O5 (mg/100 g)

K2O (mg/100 g)

Vrednost 8,22 7,97 25,9 3,49 12,55 0,045 17,45 46

Pepeo se odlikuje baznim karakterom, ima izvestan sadržaj humusa nastao iz

nesagorelog uglja, siromašan je azotom, srednje obezbeđen fosfatom i dobro

obezbeđen kalijumom [22].

3. Gamaspektrometrijsko merenje

Radioaktivne materije nastaju i u termoelektranama. One uz gasove CO2, NO2,

čađ, emituju i kancerogene organske čestice (uključujući policiklične ugljovodoni-

ke), čestice teških metala (Pb, Hg, As), ali i prirodne radioaktivne elemente iz

Radioaktivnog niza Urana (U-238) (Ra-226, Rn-222, Pb-210, Po-210),

Radioaktivnog niza Torijuma (Th-232, Th-228) i Radioaktivnog niza Kalijuma

(izotop K-40). Sagorevanjem uglja u termoelektranama, ovi radioaktivni elementi se

prenose iz uglja u biosferu, odakle se prenose i talože u zemljištu na različititoj

udaljenosti od mesta emisije.

Dok u uglju postoji radioaktivna ravnoteža niza (svi članovi radioaktivnog niza

imaju istu aktivnost), ona se njenim sagorevanjem narušava, zbog čega u pepelu

dolazi do višestrukog povećanja sadržaja radioaktivnih elemenata, koje zavisi od

vrste, sastava i kvaliteta uglja i načina loženja, pa može iznositi i do nekoliko stotina

puta više od prirodnog zračenja.

Izmereni sadržaj prirodnih radionuklida u uzorcima letećeg pepela prikazan je u

tabeli 7.

Tabela 7. Sadržaj prirodnih radionuklida u uzorcima letećeg pepela TE „Kostolac”

Radioaktivni niz Radionuklid Aktivnost

(Bq/kg)

Niz U-223 Ra-226 7,8±1,2

Niz Th-232 Th-232 17,3±1,7

Prirodni kalijum K-40 130,6±5,7

Cezijum-137 Cs-137 < 0,6

Na osnovu simulacija disperzije imisija dima i pepela iz TE „Kostolac” (slika 3)

pošlo se od pretpostavke da se veći deo razmatrane oblasti odlikuje ravnim terenom.

Na udaljenosti od 15 km od izvora emisije ne postoji značajno uzvišenje iznad nivoa

zemlje, dok se nakon 20-og kilometra u istočnom pravcu nalaze brdoviti predeli, ali

bez visokih vrhova [13]. Potrebno je naglasiti da uzvišenje terena može da dovede

do povišenih koncentracija štetnih materija, naročito u uslovima stabilne atmosfere

(klase stabilnosti „D”, „E” i „F”). Maksimalne vrednosti koncentracije za tačke koje

su 200-400 m iznad nivoa na kom se nalaze lokacije TE „Kostolac” (za navedene

klase stabilnosti atmosfere).

Page 15: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

15

4. Rezultati ispitivanja zemljišta po mehaničkom sastavu i hemijskim karakteristikama

Rezultati ispitivanja zemljišta po mehaničkom sastavu sa koga su uzimani

uzorci prikazani su u Tabeli 8.

Ispitivana zemljišta po mehaničkom sastavu pripadaju teksturnim klasama

glinuše i ilovače.

Po hemijskim karakteristikama ispitivana zemljišta se, takođe, značajno

razlikuju, što je prikazano u tabeli 9.

Tabela 8. Rezultati ispitivanja mehaničkog sastava zemljišta

Uzorak

Higroskopska

vlaga

(u %)

Pesak Prah

Glina

<0,002 mm

Fizička

glina

<0,01 mm

Teksturna

klasa Pesak

(2-0,05)

Krupni

pesak

(2-0,2)

Sitan pesak

(0,2-0,05) 0,05-0,01 0,01-0,002

uzorak 1 2,85 9,43 2,66 6,76 22,09 34,80 33,68 68,48 L.6

uzorak 2 1,22 3,20 1,24 1,96 21,44 35,44 39,92 75,36 T.6

uzorak 3 1,15 24,03 12,62 11,41 10,85 38,16 26,96 65,11 l.6

uzorak 4 1,05 37,60 9,78 27,82 17,00 23,00 22,40 45,40 T.i.

uzorak 5 2,22 16,40 4,50 11,89 18,89 26,44 38,28 64,72 L.6

uzorak 6 1,27 23,00 1,88 21,1 35,71 21,96 19,32 41,28 s.i.

uzorak 7 1,77 11,36 0,99 10,37 28,71 26,88 33,04 59,93 T.i.

uzorak 8 1,73 12,44 0,58 11,85 30,13 28,28 29,16 57,44 T.i.

uzorak 9 2,27 17,86 0,58 14,28 26,14 29,84 26,16 56,00 T.i.

uzorak 10 1,57 23,12 8,94 14,18 25,37 26,72 24,80 51,51 T.i.

uzorak 11 2 8,43 0, 85 7, 58 24,57 32,84 34,16 67,0 l.6

uzorak 12 1,48 15,91 2,83 13,08 21,78 33,08 29,24 62,32 l.6

Oznake u tabeli predstavljaju: T.6. – teška glinuša; l.6. – laka ilovača; T.i. – teška ilovača;

s.i. – srednja ilovača; l.g. – laka glinuša.

Tabela 9. Rezultati ispitivanja hemijskih karakteristika zemljišta

Uzorak

Hu

mu

s

(%)

Ug

ljen

ik

(%)

pH

u H

2O

pH

u 1

M K

Cl

Hid

roli

tičk

a

kis

elo

st

Su

ma

baz

a

V

(%)

H

(%)

CaCO3

(%)

mg

K2O

/ 1

00

g

zem

lje

mg

P2O

5/

10

0g

zem

lje

Teški metali

(u mg/kg)

Ni

Cr

Cd

Pb

uzorak 1 - - 6,65 7,60 - - - - 1,13 >100 31,0

pro

seča

n s

adrž

aj 1

32

,2 k

g/k

g

pro

seča

n s

adrž

aj 5

4,2

4 m

g/k

g

pro

seča

n s

adrž

aj <

0,0

1 m

g/k

g

pro

seča

n s

arža

j 4

,9 m

g/k

g uzorak 2 2,62 1,52 6,98 6,62 - - - - 1,70 26,1 12,7

uzorak 3 3,22 1,87 5,27 4,52 12,30 6,20 33 67 - 40,6 9,7

uzorak 4 1,64 0,95 6,61 5,43 2,26 18,90 89 11 - 24,6 15,6

uzorak 5 2,52 1,46 6,24 5,38 4,85 26,12 84 16 - 22,0 5,5

uzorak 6 2,08 1,21 7,59 7,07 - - - - 10 50,0 42,3

uzorak 7 2,94 1,70 6,37 6,10 4,85 24,72 83 17 - 57,8 15,4

uzorak 8 2,31 1,34 6,50 6,30 1,29 25,12 95 5 - 39,8 13,2

uzorak 9 2,14 1,24 7,03 7,00 - - - - 5,74 >100 46,8 uzorak 10 2,69 1,56 7,07 7,02 - - - - 6,81 >100 47,1 uzorak 11 2,83 1,64 6,85 6,82 - - - - 0,56 >100 24,8 uzorak 12 3,14 1,82 6,96 6,91 - - - - 7,023 >100 46,4

Page 16: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

16

Mogu se izdvojiti dve grupe zemljišta po sadržaju karbonata (CaCO3) u

zemljištu – karbonatna i beskarbonatna. U karbonatnim uzorcima sadržaj CaCO3

varira od 0,56–10%, što je u korelaciji sa aktivnom kiselošću zemljišta (pH u H2O).

Aktivna kiselost beskarbonatnih uzoraka varira u intervalu 5,17–6,61 (pH u H2O) što

ukazuje na različite pedogenetske procese koji su prisutni u ispitivanim zemljištima,

kao i njihova pripadnost određenim sistematskim kategorijama zemljišta. Prema

sadržaju humusa zemljišta se bitno razlikuju i sadržaj humusa varira od od

1,64–3,22%, odnosno od slabo humusnih zemljišta do umereno humusnih.

Na osnovu ispitivanja sadržaja pristupačnog kalijuma (kao K2O), može se uočiti

da se u sklopu termoelektrane nalaze zemljišta čiji je sadržaj pristupačnog kalijuma

preko 100 mg/100 g zemljišta, što mogu da budu toksične koncentracije.

Takođe, ostale oblasti kontaminirane kalijumom ili se nalaze u samom krugu

termoelektrane ili se nalaze na liniji oblaka koji se izbacuje iz dima termoelektrane.

Sadržaj nikla u zemljištu takođe ukazuje na kontaminaciju zemljišta usled

prisustva termoelektrane, dok je sadržaj olova u zemljištu (iako se nalazi u ruralnom

području pokazuje rezultat urbanog područja) (tabela 1) rezultat intenzivnog

saobraćaja u ispitivanoj oblasti.

Trogodišnjim istraživanjem zagađenosti zemljišta u kostolačkom basenu,

utvrđeno je da nivo olova i kadmijuma još uvek leži u granicama prosečnog,

prirodnog sadržaja koji se kreće 10-15 mg Pb/kg, odnosno oko 0,5 mg Cd/kg zemlje.

Interesantno je napomenuti da je nivo arsena i žive u zemljištu iz okoline

površinskih kopova Ćirikovac i Klenovnik nešto veći od nivoa ovih elemenata u

okolini površinskog kopa Drmno, što se objašnjava dužim periodom rada stare

kostolačke termoelektrane u odnosu na noviju termoelektranu Drmno.

Radi ispitivanja uticaja zemljišta na poljoprivrednu kulturu, u našim prethodnim

radovima izvršeno je ispitivanje sadržaja teških metala, koji nisu neophodni za

normalne biološke procese (nisu biogeni elementi) od kojih su najistaknutiji: Pb, Ni,

Cd i Cr, u krompiru sorte Desiree koji je uzgajan na ispitivanim zemljištima [15,16].

Na osnovu dobijenih rezultata ispitivanja zaključeno je da svi uzorci krompira

sadrže više od 1 ppm Pb, a da najviše Pb u uzorcima krompira ima 3,13 ppm (što je

čak 3 puta više od dozvoljenih vrednosti) a koji je uzgajan na velikoj udaljenosti od

termoelektrane (> 20 km). Što se tiče Cd, svi uzorci uveliko premašuju dozvoljenu

vrednost od 2 do čak 5 puta. Cr i Ni nisu predviđeni Zakonom da se nalaze u

uzorcima, a primećeno je da Cr i Ni se nalaze u istom uzorku (uzorak 3), što ukazuje

na lokalnu kontaminaciju zemljišta, što nema veze sa prisustvom termoelektrane niti

sa udaljenošću od nje.

Na osnovu rezultata ispitivanja pokazano je da je prosečno 1,88% Ni, 4,34% Cr,

16,92% Cd i 4,99% Pb prisutnog u ispitivanim zemljištima i prešlo u krompir.

Dobijeni rezultati analize nedvosmisleno ukazuju da je na ovim zemljištima

korišćena velika količina fosfatnih đubriva [15,16].

Interesantna je i korelacija Cd sa Ni u uzorcima krompira, jer je u svim

uzorcima u kojima se nalazi najviše Cd zabeležena i najviša koncentracija Ni.

Literaturno je utvrđeno da 30-60% Cd, sadržanog u biljkama, dolazi direktno iz

atmosfere, a 40-70% iz zemljišta [17], dok je našim ispitivanjem pokazano da je, u

slučaju uzorka koji je najviše kontaminiran Cd (uzorak 3), to i dokazano (sadržaj Cd

iznosi 28,6%).

Page 17: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

17

Prema rezultatima sadržaja pristupačnih oblika kalijuma i fosfora, može se

uočiti da način ni đubrenje nije bilo kontrolisano, ali da je nedvosmislen uticaj

termoelektrane koja emituje dimni gas sa letećim pepelom koji sadrži kalijum

(izotop K-40) [12].

Zaključak

Zemljišta na različitim lokalitetima Braničevskog okruga, koja se nalaze u

okolini TE „Kostolac”, po mehaničkom sastavu pripadaju teksturnim klasama

glinuše i ilovače, dok se po hemijskim karakteristikama značajno razlikuju: u

karbonatnim uzorcima sadržaj CaCO3 varira u granicama 0,56-10%, što je u

korelaciji sa aktivnom kiselošću zemljišta (pH u H2O). Aktivna kiselost

beskarbonatnih uzoraka varira u intervalu 5,17-6,61 (pH u H2O) što ukazuje na

različite pedogenetske procese koji su prisutni u ispitivanim zemljištima, kao i

njihova pripadnost određenim sistematskim kategorijama zemljišta. Prema sadržaju

humusa ispitana zemljišta se bitno razlikuju jer sadržaj humusa varira od

1,64–3,22%. tj. od slabo humusnih zemljišta do umereno humusnih.

Prema rezultatima sadržaja pristupačnih oblika kalijuma i fosfora, može se

zaključiti da način đubrenja nije bio kontrolisan, ali da je nedvosmislen uticaj

dimnih gasova iz termoelektrane koji sadrži kalijum (izotop K-40). U uzorcima

zemljišta 1 i 9–12 sadržaj kalijuma je preko 100 mg/100 g što su ekstremno visoke

koncentracije. Sadržaj fosfora u zemljištima je takođe dosta visok što ukazuje na

prekomerno unošenje fosfatnog đubriva.

Na osnovu rezultata ispitivanja sadržaja teških metala u biljnoj kulturi –

krompiru može se zaključiti da je prosečno 1,88% Ni, 4,34% Cr, 16,92% Cd i

4,99% Pb prisutnog u ispitivanim zemljištima i prešlo u krompir.

Na osnovu dobijenih rezultata zaključuje se da blizina termoelektrane utiče na

povećani sadržaj teških metala u zemljištu, kako u urbanoj, tako i u ruralnoj sredini,

a naročito je taj uticaj izražen na povećan sadržaj kalijuma u zemljištu čak i

toksičnih doza. Velika udaljenost od termoelektrane doprinosi smanjenju sadržaja

teških metala u zemljištu, pod uslovom da se zemljište ne nalazi na pravcu

prostiranja dimnih gasova iz termoelektrane.

Literatura

[1] D. Jozić, „Studija utjecaja letećeg pepela iz termoelektrane na fizikalno-kemijska

svojstva i ponašanje cementnog kompozita”, doktorska disertacija, Sveučiliste u

Splitu, Kemijsko-tehnološki fakultet, Split, 2007.

[2] V. Vidojković, N. Đorđević, T. Boljanac, M. Vlahović, S. Martinović,

„Ispitivanje mogućnosti vezivanja čestica letećeg pepela iz termoelektrana

elementarnim sumporom”, Hemijska industrija, 60(5-6) (2006) s. 144-147.

[3] B. Perković, A. Mazurkijevič, V. Tarasek, Lj. Stević, „Rekonstrukcije,

modernizacije i ostvarivanje projektovane snage bloka B2 u TE „Kostolac””,

Termotehnika, 30(1-4) (2004) s. 57-81.

Page 18: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

18

[4] F.Di Giacomo, A. Del Signore, M. Giaccio, ”Determining the Geographic Origin

of Potatoes Using Mineral and Trace Element Content”, Journal of Agricultural and

Food Chemistry, 55 (2007) pp. 860-866.

[5] Službeni glasnik Republike Srbije (1994): „Pravilnik o dozvoljenim količinama

opasnih i štetnih materija u zemljištu i vodi za navodnjavanje”, br. 23/94, Beograd.

[6] M.B. Webber, A. Kloke and J.Chr. Tjell, (1984): In: ”Processing and Use of

Sewage Sludge”, P.L'Hermite and H. Ott (Eds.), Reidel, Dordrecht.

[7] R. Kastori (Ed.), „Teški metali u životnoj sredini”, Chapter: D. Bogdanović, M.

Ubavić i V. Hadžić, „Teški metali u zemljištu”, Naučni Institut za ratarstvo i

povrtarstvo, Novi Sad, 1997, s. 95-152.

[8] J.H. Williams, Commisission of the European Communites, SL./124/ 88,

Brussels, 1988.

[9] V.Ličina, S.Antić-Mladenović, „Fitostabilizacija teških metala na deposolima

gajenjem poljoprivrednih kultura (kukuruz) uz primenu novih tehnoloških postupaka

rekultavicaije”, Savetovanje „Održivi razvoj grada Požarevca i energetskog

kompleksa Kostolac”, Kostolac, 25. april 2012. god., Zbornik radova, s. 132-141.

[10] B. Gajić, N. Đurović, „Mogući zagađivači poljoprivrednog zemljišta”,

Ecologica, 21(1) (1991) s. 29-34.

[11] Phosphorus & Pottassium, ”Cadmium Imputs to the Soil from Fertlizers”, 120

(1982).

[12] M. Crnčević, J. Dobrosavljević, V. Jančić, Z. Stojanović, Z. Đokić, „Prikaz

projektnog rešenja za izgradnju fabrike za proizvodnju i pakovanje suvih veziva i

maltera”, Savetovanje „Održivi razvoj grada Požarevca i energetskog kompleksa

Kostolac”, Kostolac, 25. april 2012. god., Zbornik radova, s. 57-66.

[13] A. Jovović, M. Stanojević, D. Radić, M. Obradović, D. Todorović, G. Jankes,

D. Stoiljković, V. Jovanović, N. Manić, L. Rubov, K. Džekson, G. Ignjatov, Đ.

Milovanović, S. Petrović, P. Pašajlić, „Analiza raspodele emisije zagađujućih

komponenata iz novog „vlažnog” dimnjaka TE „Kostolac B””, Termotehnika, 35(2)

(2009) s. 177-192

[14] Ministarstvo životne sredine i prostornog planiranja Republike Srbije, „Izveštaj

o stanju zemljišta u Republici Srbiji”, Beograd. 2009.

[15] M.B. Rajković, I. Sredović, B. Žarković, S. Milojković, A. Đorđević, V.

Radovanović, „Neki pokazatelji kvaliteta krompira gajenog na različitim

lokalitetima Braničevskog okruga”, Savetovanje „Održivi razvoj grada Požarevca i

energetskog kompleksa Kostolac”, Kostolac, 25. april 2012. god., Zbornik radova, s.

93-110.

[16] M.B. Rajković, I.D. Sredović, S.R. Milojković, D.V. Tošković, D.D.

Stanojević, „Primena mikrotalasne tehnike za razaranje uzoraka krompira u cilju

određivanja teških metala atomskom apsorpcionom spektrofotometrijom”, Journal

of Engineering&Processing Management, An International Journal, 3(1) (2011) s.

43-58.

[17] S. Grujić, „Kontaminacija životne sredine kadmijumom upotrebom fosfatnih

đubriva”, Opasan otpad i životna sredina, Vrnjačka Banja, 13.-15. maj 1996,

Zbornik radova, s. 353-359.

[18] „Studija o proceni uticaja na životnu sredinu uvođenja postrojenja za

odsumoravanje dimnih gasova TE Kostolac B”, Univerzitet u Beogradu, Mašinski

Page 19: ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE , …sladjanamilojkovic.weebly.com/uploads/4/3/5/1/43513407/s... · 2019-09-01 · 1 ISPITIVANJE UTICAJA LETEĆEG PEPELA IZ TERMOELEKTRANE

19

fakultet, Beograd, WorleyParsons, Resources and Enerfy, USA, Energoprojekt-

Entel, Beograd, 2008.

[19] M.R. Beychok, , ”Fundamentals of Stack Gas Dispersion”, 1984.

[20] http://kgh.kvartetv.com/fajlovi/37.%20kongres/37-38.pdf

[21] Službeni glasnik Republike Srbije (2005): „Kategorizacija mulja – Određivanje

pH-vrednosti”, br. 2/06 od 28.12.2005., Beograd.

[22] J.Đorđević-Miloradović, N.Miloradović, N.Savić, „Rekultivacija i

ozelenjavanje deponije jalovišta i pepelišta u Kostolcu”, RD Rekultivacija i

ozelenjavanje Kostolac, 2012.

Acknowledgements. Ovaj rad je rađen u okviru projekta osnovnih istraživanja broj

III 43009. Autori se zahvaljuju Ministarstvu nauke i zaštite životne sredine

Republike Srbije za učešće u finansiranju ovoga rada.