Μελέτη της επίδρασης των βιοεξανθρακωμάτων και υδροεξανθρακωμάτων στη φωτοδιάσπαση του ζιζανιοκτόνου Metribuzin σε υδατικά διαλύματα
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Σέρελης, Κοσμάς Γ.
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Η ρύπανση του περιβάλλοντος και ιδιαίτερα των υδάτων με οργανικούς ρύπους αποτελεί, σημαντικό πρόβλημα, στη σύγχρονη εποχή και είναι απαραίτητη τόσο η μελέτη της μεταφοράς και των παραγόντων που επιδρούν στην ανθεκτικότητα των ρύπων, όσο και των μεθόδων για την απομάκρυνσή τους. Στην κατεύθυνση αυτή, στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, μελετήθηκε η επίδραση των βιοεξανθρακωμάτων και των υδροεξανθρακωμάτων, στη φωτοδιάσπαση του ζιζανιοκτόνου Metribuzin, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στη συμβατική γεωργία, επιφέροντας όμως, λόγω των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του, σημαντική ρύπανση στα υπόγεια και τα επιφανειακά ύδατα. Η πυρόλυση βιομάζας, μέσω της οποίας παράγονται τα βιοεξανθρακώματα, καθώς και η υδροθερμική ανθρακοποίηση (HTC), που χρησιμοποιήθηκε κατά την παρούσα έρευνα, για την παραγωγή υδροεξανθρακωμάτων από ξηρή ελαιοπυρήνα, αποτελούν μεθόδους φιλικές προς το περιβάλλον, για την παρασκευή υλικών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αποκατάσταση εδαφών και σε τεχνολογίες προστασίας περιβάλλοντος. Τα υδροεξανθρακώματα χαρακτηρίστηκαν, με τις εξής τεχνικές: θερμική ανάλυση (TA), περίθλαση ακτίνων X(XRD), ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM) και ποροσιμετρία N2. Για την επέκταση, του ήδη καταγεγραμμένου χαρακτηρισμού των βιοεξανθρακωμάτων, πραγματοποιήθηκε θερμική ανάλυσή τους. Η ακτινοβόληση με προσομοιωμένο ηλιακό φως, των υδατικών αιωρημάτων και των υδατικών εκπλυμάτων εξανθρακωμάτων, προκαλεί την παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου, όπως •OH, 1Ο2, Ο2•‒, HO2•, H2O2, τα οποία επάγουν τη φωτοδιάσπαση του Metribuzin. Από τα πειράματα φωτοδιάσπασης, προέκυψε ότι ο ρυθμός φωτοδιάσπασης του ζιζανιοκτόνου, ακολουθεί κινητική πρώτης τάξης, με εξίσωση Ct = C0 e ‒kt, όπως και ο ρυθμός άμεσης φωτόλυσής του. Καταγράφηκε μειωμένος ρυθμός φωτοδιάσπασης του ρύπου στα υδατικά αιωρήματα, έναντι του ρυθμού στα αντίστοιχα υδατικά εκπλύματα, που παρασκευάστηκαν από αυτά και για τα δυο είδη εξανθρακωμάτων. Αύξηση του ρυθμού φωτοδιάσπασης του Metribuzin, έναντι του ρυθμού φωτόλυσής του, σημειώθηκε: α) στο αιώρημα βιοεξανθρακώματος με συγκέντρωση 50 mg L‒1 σε σωματίδια βιοεξανθρακώματος, β) στο αντίστοιχο έκπλυμά του και γ) στα υδατικά εκπλύματα βιοεξανθρακώματος συγκέντρωσης 100 mg L‒1 και 200 mg L‒1. Τα υδατικά αιωρήματα και εκπλύματα υδροεξανθρακώματος προκάλεσαν μείωση του ρυθμού φωτοδιάσπασης του Metribuzin, σε σύγκριση με το ρυθμό φωτόλυσής του. Ο ποσοτικός προσδιορισμός των παραγόμενων ριζών υδροξυλίου στα υδατικά αιωρήματα και εκπλύματα εξανθρακωμάτων, υπό ακτινοβόληση με προσομοιωμένο ηλιακό φως (I = 750 W m‒2), με την μέθοδο του 2 – υδρόξυ τερεφθαλικού οξέος έδειξε: α) παρουσία υψηλότερης συγκέντρωσης •OH στα αιωρήματα, σε σχέση με τα εκπλύματα εξανθρακωμάτων, β) υψηλότερη συγκέντρωση •OH στα αιωρήματα βιοεξανθρακώματος, σε σύγκριση με τα αιωρήματα υδροεξανθρακώματος και γ) υψηλότερη συγκέντρωση •OH στα εκπλύματα υδροεξανθρακώματος, σε σύγκριση με τα εκπλύματα βιοεξανθρακώματος. Η συνεκτίμηση των παραπάνω αποτελεσμάτων με τα δεδομένα της βιβλιογραφίας, οδήγησε στο συμπέρασμα, ότι ο ρυθμός φωτοδιάσπασης καθορίζεται κυρίως από τη συνδυαστική επίδραση των δραστικών ειδών οξυγόνου, αλλά και από τη λειτουργία οπτικού φίλτρου, που αναπτύσσουν τα αιωρούμενα σωματίδια εξανθρακώματος και η διαλυμένη οργανική ύλη, η επίδραση της οποίας, στο ρυθμό φωτοδιάσπασης του Metribuzin, μελετήθηκε μέσω της λήψης και της επεξεργασίας των φασμάτων απορρόφησης UV- Vis της διαλυμένης οργανικής ύλης. Η πραγματοποίηση περαιτέρω ερευνών, για τον προσδιορισμό της συνεισφοράς κάθε παράγοντα, θα έδινε τη δυνατότητα για την πληρέστερη κατανόηση του μηχανισμού φωτοδιάσπασης του Metribuzin, εντός υδατικών αιωρημάτων και υδατικών εκπλυμάτων εξανθρακωμάτων, έτσι ώστε να καταστεί δυνατός, ο προσδιορισμός των συνθηκών εκείνων, που οδηγούν στην ταχύτερη αποδόμηση του ζιζανιοκτόνου, με αποτέλεσμα τον περιορισμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, που προκαλούνται από τη χρήση του.
The environment pollution and especially the aquatic environment pollution by organic contaminats is a major contemporary problem and it is of great importance to study their transport, their persistence factors as also the contaminats removal methods. Accordingly, in the present thesis, the biochar and hydrochar effect on Metribuzin herbicide photodegradation was studied. Metribuzin is widely used in conventional agriculture but due to its physicochemical properties causes significant pollution of groundwater and surface water. Biochars are generally produced by biomass pyrolysis. Hydrochar was derived by hydrothermal carbonization (HTC) treatment of dried olive pomace. Pyrolysis and HTC are environmentally friendly methods to produce soil remediation materials, as well as environmental protection technologies materials. Hydrochar was characterized by the following techniques: thermal analysis (TA), X- Ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and N2 porosimetry. In order to extend the already recorded biochar characterization, its thermal analysis was carried out. The char aqueous suspensions and the char aqueous washed solutions under simulated solar light irradiation generate reactive oxygen species such as •OH, 1Ο2, Ο2•‒ , HO2•, H2O2 which induce Metribuzin photodegradation. The MBZ photodegradation rate of all experiments follows a first – order degradation curve, Ct = C0e ‒kt, as well as its direct photolysis rate. Metribuzin photodegradation rate in char aqueous suspensions was lower than the recorded rate in char aqueous washed solutions. Metribuzin photodegradation rate was higher than its photolysis rate in the following solutions: a) biochar suspension at a concentration particles 50 mg L‒1, b) its corresponding washed solution and c) biochar washed solutions at a concentration 100 mg L‒1 and 200 mg L‒1. Metribuzin photodegradation rate in hydrochar aqueous suspensions and washed solutions was lower than Metribuzin photolysis rate. The quantification of hydroxyl radicals (•OH) produced in aqueous suspensions and washed solutions, under simulated solar light irradiation (I = 750 W m‒2) by 2 – hydroxyterephthalic acid method indicated a higher hydroxyl radicals concentration in: a) char aqueous suspensions than washed solutions, b) biochar aqueous suspensions than hydrochar aqueous suspensions and c) hydrochar aqueous washed solutions than biochar aqueous washed solutions. Evaluating the results above, as the literature data, it was concluded that the Metribuzin photodegradation rate is co-configured by the combined effect of reactive oxygen species but also the optical filter effect of particulate matter and dissolved organic matter (DOM). The effect of DOM was studied by obtaining and processing its UV-Vis absorbance spectra. In order to determine the contribution of each factor, further researches would allow a more complete understanding of Metribuzin photodegradation mechanism in char aqueous suspensions and char aqueous washed solutions, so that it would be possible to identify the conditions leading to the faster Metribuzin photodegradation, thereby reducing the environmental impact caused by its use.
The environment pollution and especially the aquatic environment pollution by organic contaminats is a major contemporary problem and it is of great importance to study their transport, their persistence factors as also the contaminats removal methods. Accordingly, in the present thesis, the biochar and hydrochar effect on Metribuzin herbicide photodegradation was studied. Metribuzin is widely used in conventional agriculture but due to its physicochemical properties causes significant pollution of groundwater and surface water. Biochars are generally produced by biomass pyrolysis. Hydrochar was derived by hydrothermal carbonization (HTC) treatment of dried olive pomace. Pyrolysis and HTC are environmentally friendly methods to produce soil remediation materials, as well as environmental protection technologies materials. Hydrochar was characterized by the following techniques: thermal analysis (TA), X- Ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and N2 porosimetry. In order to extend the already recorded biochar characterization, its thermal analysis was carried out. The char aqueous suspensions and the char aqueous washed solutions under simulated solar light irradiation generate reactive oxygen species such as •OH, 1Ο2, Ο2•‒ , HO2•, H2O2 which induce Metribuzin photodegradation. The MBZ photodegradation rate of all experiments follows a first – order degradation curve, Ct = C0e ‒kt, as well as its direct photolysis rate. Metribuzin photodegradation rate in char aqueous suspensions was lower than the recorded rate in char aqueous washed solutions. Metribuzin photodegradation rate was higher than its photolysis rate in the following solutions: a) biochar suspension at a concentration particles 50 mg L‒1, b) its corresponding washed solution and c) biochar washed solutions at a concentration 100 mg L‒1 and 200 mg L‒1. Metribuzin photodegradation rate in hydrochar aqueous suspensions and washed solutions was lower than Metribuzin photolysis rate. The quantification of hydroxyl radicals (•OH) produced in aqueous suspensions and washed solutions, under simulated solar light irradiation (I = 750 W m‒2) by 2 – hydroxyterephthalic acid method indicated a higher hydroxyl radicals concentration in: a) char aqueous suspensions than washed solutions, b) biochar aqueous suspensions than hydrochar aqueous suspensions and c) hydrochar aqueous washed solutions than biochar aqueous washed solutions. Evaluating the results above, as the literature data, it was concluded that the Metribuzin photodegradation rate is co-configured by the combined effect of reactive oxygen species but also the optical filter effect of particulate matter and dissolved organic matter (DOM). The effect of DOM was studied by obtaining and processing its UV-Vis absorbance spectra. In order to determine the contribution of each factor, further researches would allow a more complete understanding of Metribuzin photodegradation mechanism in char aqueous suspensions and char aqueous washed solutions, so that it would be possible to identify the conditions leading to the faster Metribuzin photodegradation, thereby reducing the environmental impact caused by its use.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Βιοεξανθράκωμα, Υδροεξανθράκωμα, Φωτοδιάσπαση, Υδροθερμική ανθρακοποίηση, Biochar, Hydrochar, Photodegradation, Hydrothermal carbonization
Θεματική κατηγορία
Φωτοδιάσπαση
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Κωνσταντίνου, Ιωάννης
Εξεταστική επιτροπή
Κωνσταντίνου, Ιωάννης
Βαϊμάκης, Τιβέριος
Χελά, Δήμητρα
Βαϊμάκης, Τιβέριος
Χελά, Δήμητρα
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: σ. 147-167
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
167 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States