Παράμετροι χαρακτηρισμού στερεών αποβλήτων καθ. Μαρία Λοϊζίδου mloiz@chemeng.ntua.gr 1
Παράμετροι χαρακτηρισμού στερεών αποβλήτων Για τον προσδιορισμό της σύστασης των στερεών αποβλήτων και του ρυπαντικού φορτίου που περιέχεται σε αυτά, λαμβάνει χώρα μέτρηση μιας σειράς από παραμέτρους. Το εύρος των παραμέτρων που εξετάζονται εξαρτάται από το είδος των υπό εξέταση αποβλήτων (οικιακά απορρίμματα, ιλύες από μονάδες επεξεργασίας αστικών λυμάτων, βιομηχανικές ιλύες κ.λπ.) 2
Παράμετροι χαρακτηρισμού στερεών αποβλήτων Υγρασία: Ο προσδιορισμός της θεωρείται σημαντικός, εάν ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι ανάλογα με την μέθοδο επεξεργασίας των στερεών αποβλήτων απαιτούνται και διαφορετικές τιμές περιεχόμενης υγρασίας (π.χ. κομποστοποίηση, θερμική επεξεργασία) ph: μετρά την αλκαλικότητα ή την οξύτητα οποιουδήποτε αποβλήτου και οι τιμές που λαμβάνει εξαρτώνται άμεσα από το είδος των περιεχόμενων χημικών συστατικών. Υγρά βιομηχανικά απόβλητα που το ph τους είναι μικρότερο από 5 και μεγαλύτερο από 10 είναι δυνατό να επηρεάσουν τα συστήματα βιολογικής επεξεργασίας. Στα στερεά απόβλητα, η μέτρηση της τιμής του ph είναι απαραίτητη για τον έλεγχο της πιθανής ρύπανσης που μπορεί να προκαλέσουν. 3
Παράμετροι χαρακτηρισμού στερεών αποβλήτων Ολικός Οργανικός άνθρακας (Total Organic Carbon - TOC) προσδιορίζεται η συνολική ποσότητα του άνθρακα που περιέχεται στις οργανικές ενώσεις του αποβλήτου (ή του εδάφους) ανεξάρτητα από το είδος των ενώσεων αυτών. Αποτελεί παράμετρο δείκτη του περιεχόμενου οργανικού φορτίου των αποβλήτων και της πιθανής ρύπανσης από οργανικές ενώσεις. 4
Παράμετροι χαρακτηρισμού στερεών αποβλήτων Ολικός Φώσφορος : O φώσφορος βρίσκεται στα στερεά απόβλητα κυρίως με τη μορφή ορθοφωσφορικών αλάτων, ενώ σε πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις απαντάται φώσφορος σε οργανικές ενώσεις Ο φώσφορος αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την ανάπτυξη των οργανισμών, όταν οι συγκεντρώσεις του είναι χαμηλές. Αντίθετα, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να αποτελέσει απειλή για το περιβάλλον, αφού η απόρριψη αποβλήτων με υψηλές συγκεντρώσεις φωσφορικών αλάτων μπορεί να προκαλέσει φαινόμενα ευτροφισμού σε κλειστά υδατικά οικοσυστήματα. 5
Ολικό άζωτο και ενώσεις του αζώτου: Απαντάται στα στερεά απόβλητα (όπως και στα υγρά) με τη μορφή νιτρωδών, νιτρικών και αμμωνιακών αλάτων (ανόργανες μορφές αζώτου) καθώς επίσης και ως άζωτο που περιέχεται σε οργανικές ενώσεις (οργανικό άζωτο). Με την τελική διάθεση αποβλήτων ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες λαμβάνει σταδιακή μετατροπή από τη μία μορφή στην άλλη. Τα αμμωνιακά μπορούν να οξειδωθούν αρχικά σε νιτρώδη και στη συνέχεια σε νιτρικά (ύπαρξη ευνοϊκών οξειδωτικών συνθηκών), ενώ κατά την αντίθετη πορεία, τα νιτρικά μπορούν να αναχθούν αρχικά σε νιτρώδη και στη συνέχεια σε αμμωνιακά (ύπαρξη ευνοϊκών αναγωγικών συνθηκών). 6
Τα νιτρώδη άλατα που αποτελούν το ενδιάμεσο στάδιο και στις δύο περιπτώσεις είναι ενώσεις ασταθείς και βραχύβιες, θεωρούνται επικίνδυνα για τους οργανισμούς δεδομένου ότι σε όξινο περιβάλλον, αντιδρούν με τις δευτεροταγείς αμίνες σχηματίζοντας νιτροζαμίνες που είναι δυνητικά καρκινογόνες. τα αμμωνιακά αποτελούν την πιο επικίνδυνη μορφή του αζώτου για τα οικοσυστήματα και τους οργανισμούς Λόγω του γεγονότος ότι κάθε μορφή αζώτου έχει διαφορετική συμπεριφορά και επικινδυνότητα, λαμβάνει χώρα προσδιορισμός των συγκεντρώσεων αζώτου στα στερεά απόβλητα, με μέτρηση των εξής επιμέρους παραμέτρων: Νιτρώδη, νιτρικά, αμμωνιακά, ολικό οργανικό άζωτο και ολικό άζωτο κατά Kjedhal (το οποίο περιλαμβάνει το ολικό οργανικό άζωτο και το άζωτο των αμμωνιακών). 7
Λίπη έλαια ι. λιπαρές ενώσεις ζωικής ή/και φυτικής προέλευσης ιι. υδρογονάνθρακες και παράγωγα υδρογονανθράκων. Η μεταφορά των ενώσεων αυτών από τη στερεή στην υγρή φάση (υγρά απόβλητα) ενδέχεται να δημιουργήσει σημαντικά προβλήματα κατά την επεξεργασία των αποβλήτων. Συγκεκριμένα, λόγω του γεγονότος ότι παρουσιάζουν χαμηλότερο ειδικό βάρος (πυκνότητα) από το νερό, συσσωρεύονται στην επιφάνεια του αποβλήτου δημιουργώντας ένα λιπαρό/ελαιώδες στρώμα στο σύστημα βιολογικής επεξεργασίας, με αποτέλεσμα να δυσχεραίνεται ο αερισμός και η ανάδευση του αποβλήτου που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη της επεξεργασίας. 8
Φαινόλες: Πρόκειται για υδροξυλιωμένα παράγωγα του βενζολίου και αποτελούν σημαντική παράμετρο των αποβλήτων, δεδομένου ότι χαρακτηρίζονται από υψηλή επικινδυνότητα. Η επικινδυνότητά τους αυξάνεται στις περιπτώσεις που αρχικά περιέχονται σε υγρά απόβλητα τα οποία υπόκεινται σε διαδικασίες χλωρίωσης, οπότε και μετατρέπονται σε χλωροφαινόλες. 9
Βαρέα Μέταλλα Τα βαρέα μέταλλα -τα μέταλλα που έχουν ειδικό βάρος μεγαλύτερο από εκείνο του σιδήρου- συγκαταλέγονται ανάμεσα στις ουσίες που ρυπαίνουν το περιβάλλον και μάλιστα από τις πιο επικίνδυνες μορφές ρύπανσης. Oρισμένα μέταλλα όπως ο Fe, Cu, Zn, Co, Mn, κ.α. είναι σε ελάχιστες ποσότητες απαραίτητα για τη ζωή και ονομάζονται ιχνοστοιχεία. Η έλλειψη των στοιχείων αυτών προκαλεί διάφορες παθήσεις στους ζώντες οργανισμούς, ενώ σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις από τις απαραίτητες, γίνονται τοξικά και επικίνδυνα. Τα πιο τοξικά από τα βαρέα μέταλλα είναι ο Hg, ο Pb και το Cd. Τοξικά επίσης θεωρούνται και τα στοιχεία αρσενικό (As), τελλούριο (Te) και σελήνιο (Se). 10
Τα μέταλλα αποτελούν περιβαλλοντικό κίνδυνο διότι: i. Δεν αποδομούνται, αλλά συσσωρεύονται και παραμένουν στο περιβάλλον για μεγάλο χρονικό διάστημα, με κίνδυνο εισόδου τους στην τροφική αλυσίδα (βιοσυσσώρευση στους οργανισμούς) ii. iii. iv. Είναι πολύ τοξικά ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις Υπό κατάλληλες συνθήκες μπορούν να βρεθούν στα φυσικά νερά ως διαλυμένες ενώσεις (π.χ., από την άμεση εκπομπή στην υδατική φάση- τη διαλυτοποίηση από στερεά απόβλητα- με βροχόπτωση) δεν μπορούν να μετατραπούν χημικά ή θερμικά σε κάποια άλλη ακίνδυνη ένωση. Στο περιβάλλον μπορούν να μετασχηματισθούν σε διάφορες χημικές. 11
Βαρέα μέταλλα i. Η απελευθέρωσή τους στο περιβάλλον είναι αναπόφευκτη (Χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη βιομηχανία ως πρώτες- ύλες, καταλύτες, προϊόντα) ii. iii. iv. Υψηλές συγκεντρώσεις τους ενδέχεται να δημιουργήσουν προβλήματα στις περιπτώσεις βιολογικής επεξεργασίας των αποβλήτων. Παραμένουν ως υπόλειμμα στην τέφρα που προκύπτει κατά την αποτέφρωση των στερεών αποβλήτων, γεγονός που οδηγεί στην παραγωγή ενός δευτερογενούς στερεού αποβλήτου που χαρακτηρίζεται ως επικίνδυνο και απαιτεί ειδική διαχείριση. Η επεξεργασία τους είναι εξειδικευμένη και ακριβή (πρέπει να μετατραπούν σε αδιάλυτη μορφή και η δυσκολία και το κόστος της επεξεργασίας εξαρτάται από από τη χημική μορφή του μετάλλου στο απόβλητο, τη ποσότητα, ) 12
Η πορεία των μετάλλων με τον υδρολογικό κύκλο Τα ιζήματα και τα εδάφη αποτελούν τον τελικό αποδέκτη μετάλλων δρουν ως δεξαμενή ή ως πηγή βαρέων μετάλλων 13
Χημικές μορφές μετάλλων (metal speciation) Βασική παράμετρος -εκτός από τον προσδιορισμό του συνολικού φορτίου κάθε μετάλλου- αποτελεί η χημική μορφή στην οποία βρίσκεται, λόγω του γεγονότος ότι με βάση τη χημική μορφή στην οποία βρίσκεται κάθε μέταλλο, παρουσιάζει και διαφορετική συμπεριφορά, ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Οι κυριότερες χημικές μορφές σε εδάφη, ιζήματα και αιωρούμενα στερεά είναι: Μέταλλα σε ιοντοεναλλάξιμη μορφή (Exchangeable) Μέταλλα συνδεδεμένα με ανθρακικά άλατα (Carbonates) Μέταλλα υπό μορφή οξειδίων (Reducible) Μέταλλα συνδεδεμένα με οργανικές ενώσεις (Organics) και σουλφίδια (Sulfide) Μέταλλα σε υπολειμματική μορφή (Residuals) 14
Οι μορφές με τις οποίες παρουσιάζονται τα μέταλλα δίδουν σημαντικές πληροφορίες για τα εξής: Φυσική κινητικότητα (επαναδιάλυση σε υδατικό περιβάλλον, καθίζηση, προσρόφηση, κ.λπ.) Χημική κινητικότητα (αντίδραση και μεταβολή σύστασης υπό αλκαλικές, όξινες, αναγωγικές και οξειδωτικές συνθήκες) Δυνατότητα βιοσυσσώρευσης Διαθεσιμότητα προς τα ριζικά συστήματα ζώντες οργανισμούς 15
Ιοντοεναλλάξιμη φάση Περιλαμβάνει τα μέταλλα που είναι δεσμευμένα με μηχανισμούς ιοντοεναλλαγής και προσρόφησης. Αποτελεί την πλέον κινητική μορφή μετάλλων και η ανάπτυξη των διεργασιών εναλλαγής ιόντων γίνεται ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του εδάφους, στα οποία έχει αποτεθεί το απόβλητο. Η αυξημένη παρουσία διαλυτών ιόντων συνεπάγεται αυξημένη διαθεσιμότητα για τα ριζικά συστήματα και αυξημένη εκχυλιστικότητα των μετάλλων 16
Φάση ανθρακικών Περιλαμβάνει τα μέταλλα που είναι δεσμευμένα στα ανθρακικά άλατα Χαμηλές τιμές ph οδηγούν σε διάσπαση των ενώσεων που περιέχουν μέταλλα συνδεδεμένα με ανθρακικά άλατα. Η αυξημένη παρουσία διαλυτών ιόντων συνεπάγεται αυξημένη διαθεσιμότητα για τα ριζικά συστήματα και αυξημένη εκχυλιστικότητα των μετάλλων 17
Φάση οξειδίων Περιλαμβάνει τα μέταλλα που είναι δεσμευμένα σε ένυδρα οξείδια Fe-Mn Πρόκειται για θερμοδυναμικά ασταθή μορφή, στις περιπτώσεις που στον περιβάλλοντα χώρο επικρατούν αναγωγικές συνθήκες 18
Φάση οργανικής ύλης Περιλαμβάνει τα μέταλλα που είναι δεσμευμένα στην οργανική ύλη. Στη φάση αυτή περιλαμβάνονται και τα μέταλλα θειούχων ενώσεων. Παρουσιάζουν δυνατότητα αποδόμησης παρουσία μικροοργανισμών λόγω του οργανικού τους μέρους (αερόβιες ή/και αναερόβιες συνθήκες), αλλά κατά τη διάσπασή τους παράγονται ενδιάμεσα και τελικά προϊόντα αυξημένης τοξικότητας όπως μεθυλιωμένες ενώσεις υδράργυρου, μολύβδου κ.λπ. Ενδέχεται να δημιουργήσουν τοξικές ενώσεις μέσω βιοτικών και αβιοτικών μηχανισμών π.χ. αντίδραση μη τοξικών οργανομεταλλικών με βαρέα μέταλλα προς σχηματισμό τοξικών οργανομεταλλικών μορφών Παρουσιάζουν δυνατότητα βιοσυσσώρευσης στους οργανισμούς λόγω του οργανικού τμήματος τους το οποίο διαπερνά τις κυτταρικές μεμβράνες 19
Υπολειματική (φάση κρυσταλλικού πλέγματος) Περιλαμβάνει τα μέταλλα που είναι δεσμευμένα στο κρυσταλλικό πλέγμα πρωτογενών και δευτερογενών πυριτικών ορυκτών και σε αδιάλυτα θειούχα ορυκτά. Αποτελεί την πιο σταθερή μορφή μετάλλων και επομένως την λιγότερο προβληματική, γιατί θεωρούνται αδρανή και δεν συμμετέχουν σε βιοχημικές διεργασίες. 20
Προσδιορισμός μετάλλων Ως ολική συγκέντρωση ορίζεται η συγκέντρωση ενός μετάλλου στο δείγμα ανεξάρτητα από τη μορφή στην οποία βρίσκεται σε αυτό. Οι μέθοδοι προσδιορισμού μετάλλων χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: 1) Μέθοδοι που εφαρμόζονται απευθείας, χωρίς διαλυτοποίηση του δείγματος (non- destructive methods) 2) Μέθοδοι οι οποίες απαιτείται διαλυτοποίηση του δείγματος (destructive methods) π.χ όξινη πέψη (acid digestion) 21
Προσδιορισμός μετάλλων στις διάφορες χημικές φάσεις Για τον προσδιορισμό των μετάλλων στις διάφορες χημικές μορφές των ιζημάτων, εδάφους, αιωρούμενων στερεών ακολουθούνται σύνθετες τεχνικές και μεθοδολογίες που βασίζονται σε φυσικοχημικά, βιοχημικά και περιβαλλοντικά κριτήρια. βασίζονται στην εκλεκτική παραλαβή των μετάλλων με κατάλληλα αντιδραστήρια: 1) μέθοδοι παραλαβής ενός σταδίου 2) μέθοδοι διαδοχικής παραλαβής (sequential extraction) 22
23
Έλεγχος εκχύλισης μετάλλων από στερεά απόβλητα Καθώς το νερό διεισδύει στη μάζα του αποβλήτου, κάποιες ουσίες από το απόβλητο διαλύονται. Για αυτό, όταν ένα απόβλητο, επεξεργασμένο ή όχι, εκτίθεται στο νερό, μπορεί να μετρηθεί ο βαθμός διάλυσης των συστατικών του σε αυτό. Η διεργασία αυτή ονομάζεται εκχύλιση (leaching). Το υγρό που χρησιμοποιείται ονομάζεται εκχυλιστικό μέσο (leachant) Το ρυπασμένο νερό που περνά διαμέσου του αποβλήτου ονομάζεται εκχύλισμα (leachate). Η ικανότητα του υλικού να εκχυλίζεται ονομάζεται εκχυλισιμότητα (leachability). 24
Παράγοντες που επηρεάζουν την εκχυλισιμότητα Οι κύριοι φυσικοί παράγοντες που επηρεάζουν την εκχύλιση είναι: ο χρόνος επαφής, η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της εκχύλισης, το μέγεθος των κόκκων, το πορώδες και η διαπερατότητα του στερεού υλικού. Οι κύριοι χημικοί παράγοντες που επηρεάζουν την εκχύλιση είναι η τιμή του ph, το δυναμικό οξειδοαναγωγής, η παρουσία ανόργανων ή οργανικών συμπλοκοποιητικών μέσων στο εκχυλιστικό μέσο και η μορφή των ρύπων στο στερεό υλικό 25
Τεχνικές Ελέγχου Εκχύλισης από Στερεά Οι πιο συνηθισμένες τεχνικές ελέγχου (ΗΠΑ) εκχύλισης από στερεά απόβλητα (ανεπεξέργαστα &επεξεργασμένα): Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) Extraction Procedure Toxicity Test (EP Tox) California Waste Extraction Test (Cal WET) Multiple Extraction Procedure (MEP) Monofilled Waste Extraction Procedure (MWEP) Equilibrium Leach Test (ELT) Acid Neutralization Capacity (ANC) Sequential Extraction Test (SET) Sequential Chemical Extraction (SCE) 26
Τεχνικές Ελέγχου Εκχύλισης από Στερεά Ο έλεγχος TCLP θεωρείται ως το εργαλείο-κριτήριο για την εκτίμηση των αποβλήτων, ως επικίνδυνα ή μη όταν τα απόβλητα αποτεθούν σε χώρους τελικής διάθεσης. Οι έλεγχοι EP Tox και Cal WET χρησιμοποιούνται επίσης για το χαρακτηρισμό των αποβλήτων, ως επικίνδυνα ή μη. Οι υπόλοιποι έξι έλεγχοι εκχύλισης, τέλος, δίνουν χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με τις μέγιστες συγκεντρώσεις των εκχυλισμάτων υπό διαφορετικές συνθήκες όπως επίσης για τη χημεία και τα συστατικά της μορφής του αποβλήτου. 27
Πίνακας 6: Έλεγχοι Εκχύλισης Μέθοδος Εκχυλιστικό Μέσο Λόγος Υγρου:Στερεού Μέγιστο μέγεθος σωματιδίων Αριθμός Εκχυλίσεων Διάρκεια Εκχύλισης TCLP Οξικό Οξύ 20:1 9.5 mm 1 18 ώρες EP Tox 0.04M Οξικό Οξύ (ph=5) 16:1 9.5 mm 1 24 ώρες Cal. WET MEP 0.2M Κιτρικό νάτριο (ph=5) Το ίδιο με EP Tox και ακολούθως μίγμα θειικού: νιτρικού οξέος 60:40% 10:1 2.0 mm 1 48 ώρες 20:1 9.5mm 9 24 ώρες/ εκχύλιση MWEP Αποσταγμένο/ απιονισμένο νερό 10:1/ εκχύλιση 9.5mm 4 18ώρες/ εκχύλιση ELT Αποσταγμένο νερό 4:1 150 μm 1 7 μέρες ANC Νιτρικό οξύ αυξανόμενης οξύτητας 3:1 150 μm 1 48 ώρες/ εκχύλιση SET 0.04 Μ Οξικό Οξύ 50:1 9.5mm 15 24 ώρες/ εκχύλιση SCE 5 Διαλύματα εκχύλισης αυξανόμενης οξύτητας 16:1-40:1 150 μm 5 2-24 ώρες/ εκχύλιση 28
Πρότυπες Ευρωπαϊκές δοκιμές έκπλυσης ΕΝ-12457/1-4 Σύμφωνα με την απόφαση 2003/33/ΕΚ υιοθετήθηκαν από την ΕΕ πρότυπες δοκιμές έκπλυσης για τον χαρακτηρισμό των αποβλήτων. 100g (<4mm) αναμιγνύονται με απιονισμένο νερό σε αναλογία υγρού στερεού 10:1 (μέθοδος 12457/2) ή 2:1 (μέθοδος 12457/2) και γίνεται μηχανική ανάδευση για 24 ώρες. Στη συνέχεια γίνεται διήθηση με ηθμό 0.45μm. Στο διήθημα προσδιορίζονται βαρέα μέταλλα, ανιόντα(cl -,F -, SO 4-2 ) οργανικός άνθρακας (DOC) και TDS. Σε πίνακα δίνονται οι τιμές για τον χαρακτηρισμό των αποβλήτων προκειμένου να διατεθούν σε χωματερές αδρανών, μη επικίνδυνων ή επικίνδυνων στερεών. 29
Χαρακτηρισμός οργανικής ουσίας εδαφών Οι οργανικές ουσίες στο έδαφος σχηματίζονται από μια μεγάλη ποικιλία φυτικών και ζωικών οργανισμών σε διάφορα επίπεδα κατά τη διάρκεια της αποσύνθεσης τους, από ουσίες που σχηματίζονται χημικά ή βιολογικά από τα ήδη αποδομούμενα προϊόντα η οργανική ουσία (organic matter) χωρίζεται συνήθως σε μη χουμικές και σε χουμικές/φουλβικές ενώσεις (ουσίες). το 65-70% της οργανικής ουσίας σε έδαφος αποτελείται από χουμικά οξέα (Humic acids - H.A.), άλλα χουμικά υλικά, φουλβικά οξέα (Fulvic acids - F.A.) και χουμίνη (humin) Το υπόλοιπο 30 35% περιλαμβάνουν αυτές τις ενώσεις που έχουν εύκολα αναγνωρίσιμα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά όπως υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, πεπτίδια, αμινοξέα, λιπαρά και ελαιώδη συστατικά, υδρογονάνθρακες, ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους όπως τα οργανικά οξέα και οι αλκοόλες 30
χουμικές/φουλβικές ενώσεις Οι χουμικές/φουλβικές ενώσεις είναι τα κυριότερα συστατικά της οργανικής ύλης Είναι ενώσεις άμορφες, βαθύχρωμες, υδροφιλικές, μερικώς αρωματικές, και αποτελούν χημικά σύμπλοκα οργανικών ενώσεων των οποίων το μοριακό βάρος ποικίλει από μερικές εκατοντάδες σε μερικές χιλιάδες. Οι ενώσεις αυτές χωρίζονται στα τρία βασικά κλάσματα με βάση τα εξής ειδικά χαρακτηριστικά τους: 31
χουμικές/φουλβικές ενώσεις (Ι) Χουμικά οξέα (Humic Acid- H.A.): είναι διαλυτά σε αλκαλικές συνθήκες αλλά επανακαθιζάνουν με οξίνιση του αλκαλικού εκχυλίσματος (αδιάλυτα σε όξινες συνθήκες). (ΙΙ) Φουλβικά οξέα (Foulvic Acid- F.A): αποτελούν το χουμικό κλάσμα που παραμένει στο διάλυμα όταν στο αλκαλικό εκχύλισμα γίνεται οξυνίση. Επομένως, τα συστατικά αυτά είναι διαλυτά τόσο σε αλκαλικές όσο και όξινες συνθήκες. (ΙΙΙ) Χουμίνη (Humin): αποτελεί το χουμικό κλάσμα το οποίο δεν μπορεί να εκχυλιστεί από το έδαφος ή από κάποιο ίζημα χρησιμοποιώντας είτε βάση, είτε οξύ (αδιάλυτο τόσο σε όξινες όσο και σε αλκαλικές συνθήκες) 32
χουμικές/φουλβικές ενώσεις Οι τρεις αυτές κατηγορίες ενώσεων είναι παρεμφερείς ως προς την ποιοτική τους σύσταση αλλά διαφέρουν στις τιμές του μοριακού τους βάρους, στην ποσοτική - στοιχειακή ανάλυση της σύστασής τους και στις λειτουργικές ομάδες. Τα φουλβικά οξέα να έχουν μικρότερο μοριακό βάρος αλλά υψηλή περιεκτικότητα σε O- περιλαμβάνοντας ομάδες όπως COOH, -OH σε σχέση με τα άλλα δύο κλάσματα. Επίσης, και οι τρεις κατηγορίες έχουν υψηλή ανθεκτικότητα στη μικροβιακή δράση (μεγαλύτερη παρουσιάζουν τα χουμικά οξέα και η χουμίνη) και επιπλέον, εμφανίζουν σταθερότητα σε υδατοδιαλυτά και μη υδατοδιαλυτά (water soluble and water-insoluble) σύμπλοκα με μεταλλικά ιόντα και υδροξείδια. 33
Τα βαρέα μέταλλα συγκρατούνται στο έδαφος: 1. Προσρόφηση (επιφάνειες αργιλικών και πυριτικών ορυκτών) 2. Συμπλοκοποίηση 3. Καθίζηση 34
Τα φουλβικά οξέα του εδάφους είναι χαμηλού μοριακού βάρους οργανικά οξέα. Aλλιώς ονομάζονται και Διαλυτός Οργανικός Άνθρακας (Dissolved Organic Carbon, DOC). Δύο είναι τα κυριότερα χαρακτηριστικά των φουλβικών οξέων: Είναι υδατοδιαλυτά σε μεγάλο εύρος ph Μπορούν να απορροφηθούν από τα ριζικά συστήματα μέσα από το εδαφικό διάλυμα Σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, δηλαδή, μπορεί να ελέγχουν τη διαλυτότητα των ουσιών του εδαφικού διαλύματος, δρώντας σαν ανταγωνιστές για την προσρόφηση κατιόντων στις στερεές επιφάνειες. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, μπορεί κατιόντα του εδαφικού διαλύματος να να δημιουργήσουν σύμπλοκα (complexes) με τα φουλβικά, παρά να προσροφηθούν στις επιφάνειες των στερεών. Αν αυτά τα κατιόντα είναι ρυπαντές (μέταλλα) θα απορροφηθούν από τα φυτά χωρίς διάκριση και αυτό θα δημιουργήσει προβλήματα, καθώς εισάγονται ρυπαντές στην τροφική αλυσίδα (food chain). 35
Επίσης, η βιοδιαθεσιμότητα των βαρέων μετάλλων μπορεί να μεταβληθεί παρουσία χουμικών οξέων. Οι ουσίες αυτές έχουν την ιδιότητα να δεσμεύουν βαρέα μέταλλα στις καρβοξυλικές και υδροξυλικές τους ομάδες, μεταβάλλοντας έτσι την βιοδιαθεσιμότητα και κατά συνέπεια την τοξικότητα των βαρέων μετάλλων, σχηματίζοντας μη υδατοδιαλυτά σύμπλοκα. 36