Projekti / Programi
Prepoznavanje virov trdnih onesnaževal v okolju na osnovi mineraloških, morfoloških in geokemičnih lastnosti delcev
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.06.08 |
Naravoslovje |
Geologija |
Geologija okolja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P420 |
Naravoslovno-matematične vede |
Petrologija, mineralogija, geokemija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
trdna onesnaževala, kovine, fizikalno-kemijske lastnosti, viri trdnih onesnaževal, prispevki virov, tla, sedimenti, delci v zraku, padavine, SEM/EDS
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
29608 |
dr. Miloš Miler |
Geologija |
Vodja |
2016 - 2017 |
190 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0215 |
Geološki zavod Slovenije |
Ljubljana |
5051410000 |
11.240 |
Povzetek
Okolje, v katerem danes živimo, je obremenjeno z različnimi potencialno škodljivimi trdnimi onesnaževali, katerih prisotnost v okolju zmanjšuje kakovost človekovega življenja. Prisotnost trdnih anorganskih onesnaževal v okolju je posledica delovanja različnih naravnih dejavnikov, kot so preperevanje kamninske in pedološke podlage, resuspenzija in transport puščavskega prahu, vulkanske emisije, naravni požari itd., ter nekdanje zgodovinske in sedanje človekove dejavnosti, kot so rudarjenje, procesi taljenja in reciklaže mineralnih in drugih surovin v industriji, izgorevanje trdnih in tekočih goriv v industrijskih in drobnih kuriščih ter prevoznih sredstvih, prašenje zaradi prometa in soljenja cest itd. Večinoma gre za sočasno delovanje naravnih in antropogenih virov oziroma njihovo kombinacijo. Posledično so združbe anorganskih trdnih onesnaževal v okoljskih medijih lahko zelo raznolike in kompleksne, saj predstavljajo mešanico naravnih in antropogenih trdnih onesnaževal. Tako je poleg poznavanja splošne, povprečne kemične sestave onesnaženih medijev, ki je dovolj za prepoznavanje prisotnosti in razsežnosti onesnaženja, nujno tudi podrobnejše poznavanje kemijskih, mineraloških in morfoloških lastnosti posameznih trdnih onesnaževal, ki so odvisne od procesov pri katerih so nastali in kemične sestave izvornega materiala ter predstavljajo »prstne odtise« oziroma indikatorje za prepoznavanje njihovih virov in transportnih poti. Poznavanje posameznih virov, njihovih prispevkov in transportnih poti je nujno za učinkovit nadzor nad emisijami trdnih onesnaževal. Ker trdna onesnaževala antropogenega izvora predstavljajo variabilni del vseh onesnaževal v okolju, je njihovo količino možno učinkovito nadzorovati in tudi zmanjšati s ciljnim omejevanjem emisij na posameznih virih, ki najbolj prispevajo k obremenjenosti okolja.
V predlaganem projektu bodo raziskana urbano-industrijska območja z različnimi viri trdnih onesnaževal, kjer so dosedanje raziskave različnih medijev okolja pokazale veliko obremenjenost okolja z antropogenimi trdnimi onesnaževali in težkimi kovinami, vendar pa natančnejša določitev prispevkov posameznih virov k onesnaženju doslej ni bila možna. Obravnavani bodo različni okoljski mediji, kot so tla, rečni in cestni sedimenti, zrak in padavine. ki so posredno ali neposredno povezani z ekosistemi in človekom. Za primerjavo bodo obravnavani tudi vzorci izvornih materialov iz posameznih potencialnih virov.
Pri raziskavi bo uporabljen vrstični elektronski mikroskop z energijsko disperzijskim spektrometrom (SEM/EDS). Glavni prispevek metode so informacije o kemični in mineralni sestavi ter morfologiji trdnih delcev, na katerih temelji razdelitev potencialno nevarnih trdnih onesnaževal v okolju glede na njihov izvor, in katerih ni možno pridobiti z uporabo običajnih geokemičnih analitičnih metod, saj se informacije o morfologiji in mineralogiji posameznih trdnih delcev pri teh metodah izgubijo. Poleg opredelitve trdnih delcev s SEM/EDS bodo izvedene tudi klasična večelementna kemijska analiza, analiza mineralne sestave s praškovno rentgensko difrakcijo in meritve koncentracij delcev v zraku s prenosnim merilcem delcev v zraku.
Cilji predlaganega projekta so v različnih medijih okolja identificirati združbe anorganskih trdnih onesnaževal, predvsem delcev s kovinami, opredeliti njihove kemične, mineraloške in morfološke lastnosti, oceniti vire in prispevke virov k vsebnostim trdnih onesnaževal v okolju ter tako pokazati uporabnost lastnosti trdnih onesnažil kot indikatorjev virov.
Dognanja predlaganega projekta bodo prispevala k razvoju novih metodologij, ki temeljijo na opredelitvi lastnosti posameznih delcev, za natančnejše določanje virov trdnih onesnaževal v okolju in oceno prispevkov posameznih virov. To bo omogočilo sprejemanje učinkovitih ukrepov za zmanjšanje emisij trdnih onesnaževal ter prispevalo k boljšemu stanju v okolju.
Pomen za razvoj znanosti
Glavni prispevek projekta k razvoju znanosti je vpeljava nove metodologije v slovensko in mednarodno znanost. Pri novi metodologiji gre predvsem za uporabo in modifikacijo analitičnih metod za prepoznavanje in karakterizacijo lastnosti posameznih trdnih delcev mikronskih velikosti v kombinaciji z drugimi analitskimi tehnikami (kemijske analize, analize stabilnih izotopov). Najpomembnejša metoda je SEM/EDS, katere glavni prispevek so informacije o morfologiji, mineralni in kemični sestavi posameznih trdnih delcev. Druga metoda pa je diferencialna analiza posameznih delcev (DIPA), ki temelji na opazovanju sprememb v morfologiji in kemični sestavi posameznih delcev pred in po izpostavljanju določenim reagentom ter zagotavlja informacije o stabilnosti trdnih onesnaževal pod različnimi okoljskimi pogoji in vpogled v njihovo usodo. Glede na dostopne podatke, tovrstna metodologija in pristopi v dosedanjih raziskavah virov trdnih delcev v večji meri še niso bili uporabljeni na območju Slovenije. Prispevek vpeljave te metodologije pa je natančnejše določanje virov trdnih onesnaževal v različnih okoljskih medijih ter zanesljivejša ocena prispevkov posameznih virov, ki temelji na opredelitvi lastnosti posameznih delcev. Uspešna vpeljava metodologije se odraža v sodelovanju z raziskovalci iz domačih in tujih znanstveno-raziskovalnih ustanov in fakultet (Naravoslovnotehniška fakulteta, Biotehniška fakulteta, Inštitut za raziskovanje krasa, Tehniška univerza Braunschweig, Hrvaški geološki inštitut), katerega rezultat so skupne objave znanstvenih prispevkov v priznanih mednarodnih znanstvenih revijah in na mednarodnih konferencah. Odmevnost rezultatov projekta dokazujejo tudi povabila k recenzijam in opravljene recenzije znanstvenih člankov s področja geokemije okolja za ugledne mednarodne SCI revije (Chemosphere, Journal of geochemical exploration). Rezultati projekta in vpeljava nove metodologije so in bodo tudi v prihodnje prispevali k reševanju geoloških problemov in izboljšanju interpretacij le-teh na geoloških področij, kot so litogeokemija, krasoslovje, mineralogija in paleookolje, saj bo možno zanesljivejše ločevanje med geogeno in antropogeno pogojenimi materiali in vplivi.
Pomen za razvoj Slovenije
Trenutno v Sloveniji zgolj na podlagi obstoječih podatkov ni možno izdelati verodostojnih ocen, planov in programov za zmanjšanje obremenitve okolja s trdnimi onesnažili. Rezultati projekta bodo na osnovi lastnosti posameznih trdnih onesnaževal in njihovih sprememb omogočili natančnejše določanje virov onesnaževal in njihovih prispevkov k onesnaženju okolja. Natančnejša določitev virov in zanesljivejša ocena njihovih prispevkov k obremenjenosti okolja s škodljivimi delci bo gospodarskim podjetjem in industriji posredno omogočila načrtovanje in izboljšanje svoje proizvodnje ter načrtovanje učinkovitih ukrepov za ciljno zmanjšanje njihovih emisij v okolje. Rezultati projekta bodo tako posredno in neposredno vplivali na izboljšanje stanja v okolju in zdravja ljudi ter kakovosti življenja na urbano-industrijskih območjih. Posredno se rezultati in dognanja projekta odražajo tudi v izobraževanju v sklopu univerzitetnih študijskih programov. V program dela projekta so bili vključeni dodiplomski študenti, ki so sodelovali pri laboratorijski pripravi vzorcev v sklopu strokovne študentske prakse. S tem so študenti pridobili pomembne praktične izkušnje, ki jim bodo pomagale pri nadaljnjem študiju in delu. V okviru raziskav, ki so potekale v obravnavanem projektu, sta bili izdelani tudi dve diplomski nalogi, s področij geokemije okolja in mineralogije, v katerih je bila uporabljena metodologija prepoznavanja delcev in virov s SEM/EDS na podlagi njihovih lastnosti. Tematika in dosedanji rezultati podoktorskega projekta so bili osnova za prijavo tem dveh doktorskih disertacij mladih raziskovalcev na Geološkem zavodu Slovenije z znanstvenega področja Geologija v sklopu doktorskega študija na Naravoslovnotehniški fakulteti, UL (geokemija trdnih anorganskih delcev v urbanem okolju), ter s področja Znanosti o okolju v sklopu študija na Fakulteti za podiplomski študij, UNG (hišni in cestni prah kot indikatorja sestave delcev v zraku). V programu dela doktorskih nalog sta vključena metodologija in princip dela razvita tekom projekta. V sklopu izvajanja projekta so bila vzpostavljena sodelovanja z raziskovalci iz drugih znanstveno-raziskovalnih inštitucij in fakultet v Sloveniji (Naravoslovnotehniška fakulteta, Biotehniška fakulteta, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Inštitut za raziskovanje krasa, Center za raziskave atmosfere, Agencija Republike Slovenije za okolje), katerih rezultat so oziroma še bodo skupne znanstvene objave in prijave projektov, ki bodo temeljile na razviti metodologiji. Metodologija, pridobljena pri izvedbi projekta, je bila v praksi že uspešno uporabljena v gospodarstvu za potrebe ugotavljanja virov defetkov na sintetičnih vlaknih iz tekstilne industrije. Ugotovitve so prispevale k izboljšanju proizvodnega procesa sintetičnih vlaken.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
