Analiza efektywności ekstracji kadmu i ołowiu z modelowych systemów i typów gleb wybranymi chelatorami przyjaznymi środowisku

Zanieczyszczenie gleb metalami ciężkimi zagraża zarówno stabilności ekosystemów, jak i zdrowiu ludzi. Istotne jest spojrzenie na problem remediacji gleb przez pryzmat zrównoważonego rozwoju, w tym wypadku poprzez użycie metod bezpiecznych dla środowiska. Chelatacja jest metodą remediacji ratunkowej i wsparciem dla fitoremediacji. Niezwykle istotnym jest więc wykorzystanie w tym celu związków bezpiecznych dla środowiska. EDDS jest uważany za biodegradowalną alternatywę dla EDTA, a kwasy organiczne o niskiej masie cząsteczkowej (LMWOA) są obecne w przyrodzie, co czyni je potencjalnym wyborem do bezpiecznej remediacji. W pracy przeanalizowano skuteczność EDDS i wybranych chelatorów LMWOA w usuwaniu ołowiu i kadmu ze zanieczyszczonych modelowych gleb i podłoży. Gleby i podłoża modelowe (montmorylonit i krzemionka) impregnowane jonami ołowiu i kadmu poddano działaniu roztworów chelatujących przez 15 min, 30 min, 1, 2 i 4 godziny. Zawartość metali mierzono za pomocą atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA) i przeanalizowano w odniesieniu do wybranych cech fizykochemicznych gleb. EDDS wykazał porównywalną skuteczność ekstrakcji do EDTA, co czyni go biodegradowalną alternatywą. Spośród LMWOA kwas cytrynowy wykazał najwyższą efektywność chelatowania zarówno na podłożach bogatych w krzemionkę, jak i minerały ilaste, wiążąc do 14% ołowiu i 50% kadmu. Drugi z kolei, kwas winowy wykazał się niższą skutecznością wiązania metali z montmorylonitu, ale był równie skuteczny jak kwas cytrynowy w chelatowaniu metali ciężkich z układów bogatych w krzemionkę. Dłuższy czas ekstrakcji nie miał istotnego wpływu na ilość chelatowanego kadmu, a ilość ekstrahowanych jonów ołowiu zwiększał w niewielkim stopniu, co sugeruje, że przepłukiwanie niektórymi z opisanych chelatorów może być skuteczną i bezpieczną metodą szybkiej remediacji doraźnej.

Soil pollution with heavy metals (HM) is the factor endangering both the stability of the natural system and the safety of human health. It is vital to view the problem of soil remediation from heavy metal pollution through the lens of sustainable development, using methods that do not damage the ecosystem further. Chelation is developed as emergency remediation and a support for phytoremediation. Therefore, it is crucial to use ecologically safe compounds. EDDS is considered a biodegradable alternative for EDTA, and low-molecular-weight organic acids (LMWOA) are present in nature, making them viable choices for remediation. This study analyses the effectiveness of EDDS and chosen LMWOA chelators on lead and cadmium removal from contaminated model soils and substrates. Soils and model substrates (montmorillonite and silicate) impregnated with lead and cadmium ions were treated with chelation solutions for 15 min, 30 min, 1, 2 and 4 hours. The results of extraction were measured using atomic adsorption spectrometry (AAS) and analysed in relation to the physicochemical properties of the soils. EDDS showed comparable extraction effectiveness to EDTA, making it a biodegradable alternative. Out of the LMWOAs, citric acid showed consistent high results in substrates rich both in silicates and in clay minerals, chelating up to 14% of lead and 50% of cadmium. In comparison, tartaric acid was less effective in adsorbing metal ions from montmorillonite but was as effective as citric acid in chelating HM from silicates. The time of extraction did not have a significant effect on the amount of chelated cadmium, and only slightly increased the amount of chelated lead, suggesting chelator flushing can be a viable method of emergency remediation.