Academic literature on the topic 'Remedijacija sedimenta'

Od primenjenih elektrokinetičkih tehnika:konvencionalna, elektrodijalitička (uz primenu CEM), zatim tretmanuz izmenu polariteta na elektrodama, primena pomeranja anode kakatodi, bipolarnih elektroda kao i povećane dužine katodnog prostora,na uzorku Ni zagađenog kaolina (model matriks) najveću efikasnostuklanjanja Ni pokazale su primena pomeranja anode ka katodi (51%odnosno 82% bez uračunavanja katodnog regiona kaolina) i primenabipolarnih elektroda uz povećani katodni prostor (45%).Primenom bipolarnih elektroda uz povećan katodni prostor kaounapređene EK tehnike prečišćavanja sedimenta sa visokim ANCpostignute su efikasnosti od 44% za uklanjanje Ni odnosno 36%,42% i 43% za uklanjanje Ni, Cd i Pb u smeši, redom. Ove efikasnostisu približno dvostruko veće u odnosu na efikasnosti konvencionalnihtretmana, a uviđa se neznatni uticaj prisustva Cd i Pb na efikasnostuklanjanja Ni. Procena rizika na osnovu različitih kriterijuma utvrdilaje da je sediment zagađen Ni nakon tretmana siguran za okolinu.Sediment zagađen Ni, Cd i Pb je prema sadržaju Ni i Pb siguran pookolinu, ali se poređenjem različitih kriterijuma procene rizika koji sukorišćeni u toku rada dobijaju informacije koje se u manjoj ili većojmeri potvrđuju što ukazuje na neophodnost postojanja jedinstvenih isveobuhvatnih kriterijuma procene rizika. Navedeno potvrđuje da jeprimena bipolarnih elektroda uz povećan katodni prostor efikasnatehnika prečišćavanja sedimenta koji je zagađen Ni i Pb prikoncentracijama koje su navedene u radu.Primenom pomeranja anode ka katodi uz povećan katodniprostor kao unapređene EK tehnike prečišćavanja sedimenta saniskim ANC postignute su efikasnosti od 25% za uklanjanje Niodnosno 17%, 24% i 62% za uklanjanje Ni, Cd i Pb u smeši, redom.Ove efikasnosti su približne za Ni odnosno dvostruko i trostruko većeza Cd i Pb, redom u odnosu na efikasnosti konvencionalnih tretmana.Može se utvrditi da je efikasnost unapređenog procesa značajnopovećana, ali poređenjem krajnih koncentracija metala u sedimentunakon tretmana sa kriterijumima procene rizika, utvrđeno je da jedinoprema sadržaju Pb sediment se može smatrati sigurnim po akvatičnusredinu dok prema sadržaju ostalih metala spada u visoko rizičnuklasu (>50%).
As the result of applying electrokinetic techniques: conventional, electrodialytic, treatment with electrode polarity exchange, moving anode, using bipolar electrodes and increased cathodic compartment length, on Ni contaminated kaolin (model matrix) the most efficient were moving anode technique (51% or 82% without calculating the cathode region of kaolin) and using bipolar electrodes and increased cathodic compartment length (45%). Using bipolar electrodes and increased cathodic compartment length as enhanced EK technique for remediation of sediment with high ANC resulted in 44% of Ni removal and 36%, 42% i 43% for removal of Ni, Cd and Pb, respectively. This technique nearly doubled efficiency after conventional treatment and there is slight influence of Cd and Pb on Ni removal. Risk assessment based on different criteria determine that Ni contaminated sediment is safe for the environment after EK treatment. According to Dutch standards it is classified as Class 1/2. Ni, Cd and Pb contaminated sediment is safe for the environment according to Ni and Pb content after EK treatment according to Dutch standards but comparing the risk assessment arise from different criteria in some cases it do not provide the same information. This indicates that it is of great importance to develop unique risk assessment criteria. According to the results using bipolar electrodes and increased cathodic compartment is efficient EK remediation technique of Ni and Pb contaminated sediment at the concentrations used for these investigations. Using the moving anode technique and increased cathodic compartment length as enhanced EK technique for remediation of sediment with low ANC resulted in 25% of Ni removal and 17%, 24% and 62% for removal of Ni, Cd and Pb, respectively. It can be concluded that efficiencies after enhanced technique compare to conventional treatments are significantly increased but the final metal concentrations (except Pb) in sediment after treatment according to risk assessment criteria are highly hazardous for the environment (>50%).

Ekološki  problem  svetskih  razmera  predstavlja  zagađenost  sedimenta  teškim  metalima, usled negativnih ekoloških efekata metala na životnu sredinu. Mnoge zemlje i regioni, kao i naša zemlja  suočavaju  se  sa  ovom  problematikom,  koja  je  vrlo  rasprostranjena  usled  sve  brže urbanizacije  i  industrijalizacije,  a  sa  sve  većom  nebrigom  usled  ispuštanja  otpadnih  voda  bez prethodnog  prečišćavanja  u  vodotokove.  Prilikom  promene  uslova  vodenog  ekosistema,  može doći do  izluživanja  metala  i štetnih efekata na  životnu sredinu kao  i  na zdravlje  ljudi. Stoga je remedijacija sedimenata zagađenih metalima ključna aktivnost u okviru procesa potpune sanacije vodenog ekosistema, a ekonomične, efikasne i ekološki prihvatljive tehnike remedijacije su hitno potrebne  i  rado  primenljive  u  tretmanu  na  velikoj  skali.  Pre  primene  remedijacione  tehnike  na velikoj skali, neophodna su ispitivanja pri laboratorijskim uslovima i pilot skali.  Na kraju svakog uspešnog  laboratorijskog  ispitivanja  nalaze  se  pilot  istraživanja.  Pomoću  njih  se  dobija  p ravi odgovor u smislu izbora optimalne tehnologije imajući u vidu investicione i operativne troškove,postignuti rezultat i krajnje ciljeve u pogledu upravljanja postrojenjem i otpadom. U ovom radu ispitan  je  potencijal  primene  stabilisanog  i  zelenom  sinte zom  produkovanog  nano  Fe(0)  zaremedijaciju  sedimenta  zagađenog  teškim  metalima.  Kao  remedijaciona  tehnika  odabrana  je stabilizacija/solidifikacija,  koja  podrazumeva  dodavanje  agenasa  za  imobilizaciju  metala  u sedimentu  sprečavajući  time  potencijalni  rizik   od  izluživanja  metala  u  životnu  sredinu. Konvencionalni  materijali  poput  letećeg  pepela,  cementa,  gline  se  već  odavno  koriste  u  ovu svrhu. Kako u današnje vreme raste potražnja za novim, lako dostupnim agensima za stabilizacijusedimenta, došlo se na ideju o primeni nanomaterijala na bazi gvožđa, tj. nano Fe(0) stabilisanog nativnom glinom  i produkovanog redukcijom pomoću organskih  molekula prirodno prisutnih u ekstraktu  lišća  hrasta  i  crnog  duda.  Nanomaterijali  su  sintetisani  i  karakterisani  različitim metodama  i  tehnikama.  U  nastavaku,  u  cilju  efikasnosti  njihove  primene  za  stabilizaciju sedimenta, sprovedeni su ekstrakcioni i dinamički laboratorijski testovi izluživanja. Odabrane su smeše sedimenta i nanomaterijala koje su pokazale najbolju efikasnost tr etmana. Nakon toga se ispitivanje  nastavilo  na  pilot  skali,  gde  se  pratilo  ponašanje  nanomaterijala  u  zavisnosti  od konvencionalnih  materijala  koji  su  već  u  literaturi  dokumentovani  kao  efikasni  imobilizacioni agensi. Dodatna potvrda uspešnosti tretmana data je analizom i karakterizacijom s/s smeša nakon pilot  ispitivanja  Na  osnovu  dobijenih  rezultata  proces  se  uspešno  pokazao  pri  laboratorijskim uslovima,  a  takođe  i  prilikom  pilot  tretmana,  odnosno  nakon  pilot  tretmana  nije  došlo  do povećanih koncentracija  izluživanja metala iz s/s smeša, kao ni degradacije smeša nakon procesa ovlaživanja  tokom  šest  meseci.  Na  osnovu  toga,  ovako  tertirani  sediment  se  može  bezbedno odlagati  na  deponije,  ili  pak  iskoristiti  za  „kontrolisanu“  upotrebu,  izgradnju  puteva,kamenoloma, pomoćnih objekata i slično. Rezultati su doprineli u cilju trajnijeg rešavanja pitanja odlaganja  zagađenog  (izmuljenog)  rečnog  sedimenta,  pri  čemu  se  u  procesu stabilizacije/solidifikacije  dobijaju  proizvodi  sa  dodatom  vrednošću  neumanjenog  kvaliteta .Nanomaterijali sintetisani u ovom radu na  bazi ekstrakta lišća biljaka doprinose kako očuvanju životne  sredine,  tako  i  ekonomičnosti  primene  remedijacione  tehnike.  Zahvaljujući  velikoj specifičnoj  površini,  malim  dimenzijama  čestica  i  velikom  kapacitetu  za  imobilizaciju  teškihmetala predstavljaju efikasnu alternativu komercijalno dostupnim materijalima, što ih čini veoma atraktivnim  i  obećavajućim  u  budućnosti  pri  tretmanu  rečnog  sedimenta  zagađenog  teškim metalima.
The pollution of sediment by heavy metals represents a large environmental problem allover the world.  A  lot of countries  in the region  as well as our country deal with this problem, which  is  widespread  because  of  the  fast  urbanization  and  industrialization.  There  is  more  and more  carelessness  about  wastewater  discharge  into  water  flows  without  previous  purification. When the conditions of the aquatic ecosystem change, metal leaching and harmful effects on the environment  and  human  health  can  occur.  Therefore,  remediation  of  metal-contaminated sediments  is  crucial  activity  in  the  process  of  the  complete  ecosystem  remediation.  Cost effective, efficient and environmentally friendly remediation techniques are urgently needed and readily applicable in large-scale treatment. Before applying remediation techniques on the largescale,  both  laboratory  and  pilot  tests  are  necessary.  There  are  pilot  studies  at  the  end  of  each successful  laboratory  test.  Those  studies  provide  the  right  answer  in  terms  of  choosing  the optimal technology, taking into account the investment and operating costs,   the achieved resultand  the  ultimate  goals  in  terms  of  plant  and  waste  management.  In  this  study,  the  applicationpotential of stabilized and green  -  synthesized  nano Fe(0) for the remediation of  heavy  metal  -contaminated  sediment  was  investigated.  Stabilization  /  solidification  technique  was  chosen  as remediation technique which involves the addition of metal immobilizing agents in the sediment thus preventing the potential risk of metal leaching into the environment. Conventional materials such as fly ash, cement and clay have long been used for this purpose. Nowadays there is need for new, easily accessible agents for the sediment stabilization. Therefore it came up with the idea of  using  iron-based  nanomaterials,  ie.  nano  Fe(0)  stabilized  by  native  cla y  and  produced  by reduction  using  organic  molecules  naturally  present  in  oak  and  black  mulberry  leaf  extract. Nanomaterials have been synthesized and characterized by different methods and techniques. In order  to  be  effective  in  their  application  for  sediment  stabilization,  extraction  and  dynamic laboratory leaching tests were performed. Mixtures of sediment and nanomaterials were selected that showed the best treatment efficiency.  After that, the examination was continued on a pilot scale, where the behavior of nanomaterials was monitored, depending on conventional materials which  have  already  been  documented  in  the  literature  as  effective  immobilizing  agents.Additional confirmation of treatment success was given by analysis and characterization of s / s mixtures  after  pilot  testing.  According  to  obtained  results,  the  process  was  successfully demonstrated  under  laboratory  conditions,  and  also  during  the  pilot  treatment.  After  the  pilot treatment  there  were  no  increased  concentrations  of  metal  leaching  from  s/s  mixtures,  nor mixture degradation after the wetting process for six months. Based on that, the sediment treated in this way  can  be safely disposed of  in  landfills, or used  for "controlled" use, construction ofroads,  quarries,  auxiliary  facilities  and  etc.  The  results  have  contributed  to the  goal  of  a  more permanent solution to the issue of disposal of polluted (slugged) river sediment, whereby in the process  of  stabilization/solidification,  products  with  added  value  of  undiminished  quality  are obtained. The nanomaterials synthesized in this paper on the basis of plant leaf extract contribute to both the preservation of the environment and the economy of remediation techniques. Thanks to their  large specific  surface area, small particle size and  large ca pacity  for  immobilization of heavy  metals,  they  represent  an  effective  alternative  to  commercially  available   materials.  It makes  them  very  attractive  and  promising  in  the  future  in  the  treatment  of  river  sediment contaminated with heavy metals.

U radu je ispitana distribucija metala u sistemu sediment/voda na najugroženijim vodotocima uAP Vojvodini. Na osnovu dobivenih podataka urađena je procena rizika na osnovu analizeporne vode, kiselog volatilnog sulfida i simultano ekstrahovanih metala i sekvencijalneekstrakcione procedure. Procena mobilnosti metala u sistemu sediment/voda određena jepromenom fizičko-hemijskih uslova u realnom sistemu (vodotok) i u laboratorijskim uslovima.Ispitana je efikasnost in-situ (aeracijom sistema sediment/voda) i ex-situ remedijacijesedimenta metodama termičkog tretmana i solidifikacije/stabilizacije.Rezultati su ukazali da u svakom vodotoku i zaštićenoj zoni postoji lokacija u kojoj je sedimentbarem po jednom metalu klasifikovan (holandski sistem klasifikacije sedimenata) kao zagađen(klasa 3) ili izuzetno zagađen sediment (klasa 4). Generalno, kvalitet sedimenta manjihvodotoka (Krivaja, Nadela, Kudoš, Veliki Bački kanal i Begej) je lošiji u odnosu na ostaleispitivane vodotoke.Procena dostupnosti metala u sedimentu Velikog Bačkog kanala ukazala je da na svakomispitivanom profilu postoji minimum jedan metal i jedna metoda koja definiše sediment kaovisoko rizičan. Takođe je zaključeno da je sediment na delu od 2+000 do 4+900 km zagađeniji,jer postoji veći broj metala i metoda koji ga definišu kao visoko rizičnim. Ovako dobijenirezultati ukazuju da nije dovoljan jednostavan i samo jedan pristup u oceni kvaliteta sedimentai proceni rizika koji metali mogu da ispolje u akvatičnom ekosistemu.Ukazano je da pomeranje sedimenta (npr. otvaranja ustave), dovodi do promene fizičkohemijskihuslova u sistemu sediment/voda, resuspenzije i transporta sedimenta. Usled ovihpromena povećava se dostupnost metala i dolazi do povećanja njihove koncentracije u vodenojfazi čime se znatno povećava rizik i mogućnost ispoljavanja negativnih efekata na akvatičniekosistem.U slučaju resuspenzije sedimenta u sistemu sediment/voda pronađena je zavisnost izmeđukoncentracije metala u suspendovanim materijama i vodi od sadržaja određenih frakcija ususpendovanim materijama (sadržaj organskih materija i frakcije do 63 μm).Remedijacione tehnike često su ekonomski neprihvatljive zbog velike zapremine zagađenogsedimenta. Ukazano je da primena in-situ aeracije, omogućava smanjenje količine sedimenta(čime se smanjuju troškovi eventualno naknadnog tretmana sedimenta), a da je tretmansolidifikacije/stabilizacije sedimenta sa glinom i termičke remedijacije zadovoljavjući saaspekta izluživanja metala. Dobijeni rezultati izvedenih testova izluživanja ukazali su namoguću primenu ovih tretmana u pogledu rešavanja problema sedimenta koji je zagađenmetalima, bilo u pogledu sigurnog odlaganja na deponiju ili u smislu njegove upotrebe kaododatka pri proizvodnji građevinskog materijala (opeke), osnove za puteve, uređenje obale(nasipa) itd. Na taj način mogu se znatno umanjiti troškovi izmuljivanja i manipulacijekontaminiranog sedimenta, a sama remedijacija učiniti mnogo prihvatljivijom
This work investigates the distribution of metals in the sediment / water systems of the most endangered rivers in Vojvodina. Utilizing the data obtained, risk assessments are carried out based on analysis of pore water, acidic volatile sulphides and simultaneously extracted metals and sequential extraction procedure. The assessment of metal mobility in the sediment / water system is determined by the changing physical and chemical conditions in real systems (waterways) and under laboratory conditions. The effectiveness of in-situ (aeration of sediment / water) and ex-situ remediation of sediment by thermal treatment methods and solidification / stabilization are investigated. The results show that in each waterbody and protected area, certain locations have sediment which for at least one metal, is classified (by the Dutch system of sediment classification ) as polluted (class 3) or highly polluted (class 4). In general, the quality of sediment in smaller rivers (Krivaja, Nadela, Kudoš, Veliki Bački canal and Begej) is inferior to the other rivers studied. Assessment of the metals availability in the sediments of the Veliki Bački canal indicates that in each profile examined, at least one metal and one method defines the sediment as very hazardous. It is also shown that the sediment at the section from 2 +000 to 4 +900 km is the most polluted, with a number of metals and methods that define it as a high risk. The results indicate that it is inadequate to have a simple singular approach to sediment quality assessment and the assessment of the risks posed by metals detected in aquatic ecosystems. This work shows that sediment movement (e.g. from opening a sluice gate) leads to changes in the physical-chemical conditions of the sediment / water system, with resuspension and sediment transport. These changes increase metals availability and increase their concentrations in the aqueous phase, significantly increasing the posed risk and the possibility of adverse effects on aquatic ecosystems. In the case of sediment resuspension in the sediment / water system, a relationship was found between the concentration of metals in suspended matter and the concentration in the water for certain fractions of suspended matter (organic matter content and the fraction up to 63 μm). Remediation techniques are often not economically viable due to the large volume of contaminated sediments involved. It is shown that the implementation of in-situ aeration reduces the amount of sediment (which reduces the costs of subsequent sediment treatment), and that solidification / stabilization treatment with clay and thermal remediation results in satisfactory remediation with respect to metals leaching. Leaching test results show the potential of these treatments to solve the problem of sediments which are contaminated with metals, either in terms of safe disposal in landfill or in terms of its use as a supplement in the production of building materials (brick), as road foundation, or for river bank reinforcement (dams), etc.. Thus, the costs of dredging and manipulating contaminated sediments can be significantly reduced, making remediation itself much more applicable.

Predmet izučavanja ove disertacije je ispitivanje mogućnosti imobilizacije toksičnih metala u sedimentu primenom imobilizacione tehnike solidifikacije/stabilizacije portland cementom, kalcijum-oksidom, prirodnim zeolitom, letećim pepelom, kaolinitom, montmorilonitom, i različitim smešama ovih agenasa kao i određivanje njihove efikasnosti u zavisnosti od brojnih faktora. Efikasnost imobilizacionih postupaka praćena je korišćenjem tzv. testova izluživanja, odnosno određivanjem koncentracije metala koji su u toku određenog vremena iz imobilisane faze prešli u mobilnu fazu gde se smatraju potencijalno opasnim i biodostupnim. Krajnji cilj svakog testa izluživanja je mogućnost procene adekvatnosti primene određene imobilizacione, odnosno remedijacione tehnike. Efikasnost imobilizacionih postupaka zavisi i od određenih osobina: pH rastvora, dodatka imobilizacionog agensa što je istraživanjem ispitano. Na osnovu ovog testa, odnosno   odnosa kumulativne frakcije metala koja je oslobođena iz imobilizacione smeše u mobilnu fazu i vremena određen je tip mehanizma koji omogućava transport metala  (spiranje, difuzija, rastvaranje). Takođe su određeni i i parametri (koeficijenti difuzije, indeksi izlužljivosti) koji  će poslužiti za ocenu efikasnosti prethodno primenjenih imobilizacionih tehnika. Primenjeni su i modifikovani testovi izluživanja sa ciljem što bolje simulacije realnih uslova. U modifikovanim testovima izluživanja korišćen je rastvor sa pH 3,25 da bi se simulirali uslovi koji oponašaju kisele kiše, odnosno uslovi u realnom sistemu. Takođe je koršćen i rastvor huminskih materija sa ciljem simulacije uslova velikog organskog opterećenja do kojeg bi moglo doći u slučaju akcidentnih situacija (na primer poplava) i generalno uslova koji se stvaraju u  prirodi pri raspadanju organskog materijala (lišće, trava, itd.). Rezultati dobijeni simulacijom ovih uslova će dalje omogućiti modelovanje ponašanja metala u smislu dugoročnog "izluživanja" iz tretiranog sedimenta kao i procenu najefikasnijih agenasa   za imobilizaciju različitih metala u sedimentu. Na osnovu dobijenih rezultata, zaključeno je da su optimalni agensi za imobilizaciju metala u sedimentu smeša cementa i kreča (5% cementa i 10% kreča), smeša montmorilonita i kreča (30% montmorilonita i 10% kreča), leteći pepeo (30%) i zeolit (30%). U ovim smešama dominantan mehanizam izluživanja je difuzija, a ove smeše se mogu smatrati inertnim otpadom po svim ispitivanim kriterijumima. Ovi rezultati se mogu upotrebiti za projektovanje i izgradnju pilot postrojenja na kome bi se ispitala efikasnost ovih agenasa za remedijaciju sedimenta u realnim uslovima. Dobijeni podaci su neprocenjivi sa aspekta ekonomski i ekološki prihvatljivog upravljanja sedimentom.
This work is concerned with exploring the possibilities of immobilization of toxic metals in sediments using solidification/stabilization as imobilization technique and using Portland cement, calcium oxide, natural zeolite, flying ash, kaolinite, montmorilonite, and various mixtures of these agents and determine their effectiveness depending on many factors. Performance of imobilization procedures was followed by the use of so-called leaching tests and determination of the metals concentration that are within a specified interval of time leached from the immobile phase and as such can be considered potentially hazardous and bioavailable. The ultimate goal of every leaching test is to assess the adequacy of the possibility of applying certain imobilization or remediation technique. Performance of imobilizaction procedures depends on certain characteristics: pH of solution, additon of imobilization agent, etc. Based on this test, ie relation between the cumulative fraction of metal leached from imobilization mixture and time, the type of leaching mechanism that allows the transport of metals (wash-off, diffusion, dissolution) was determined. Other parameters which will serve for evaluating the efficiency of the previously applied imobilization techniques (diffusion coefficients, leaching indices) were also determined. Modified leaching tests were applied with the aim of better simulation of real conditions on the field. In the modified leaching tests the solution with pH 3.25 was used to simulate conditions that mimic acid rain and conditions in the real system. The humic acid solution was also used with the aim to simulate high organic loads which could occur in the case accident situation (eg floods) and the general conditions that are created in naturewhen decaying organic material (leaves, grass, etc.). The results obtained by simulating these conditions will enable the modeling of behavior of metals in terms of long-term leaching period from the treated sediment and assess the most effective agents for the immobilization of various metals in the sediments. Based on these results, it was concluded that the optimal agents for immobilization of metals in the sediment mixture of cement and lime (5% cement and 10% lime), a mixture montmorilonite and  lime (30% montmorilonite and 10% lime), fly ash (30%) and zeolite (30%). In these mixtures dominant leaching mechanism is diffusion, and these mixtures can be considered as inert waste by all tested criteria. These results can be used to design and builda pilot plant in which order to evaluate the effectiveness of these agents for remediation of sediment in real  terms. The obtained data are invaluable from the aspect of economic and ecologically acceptable management of sediment.

Predmet izučavanja ove disertacije, osim poređenja različitih metoda procene rizika na osnovu karakterizacije kvaliteta sedimenta vodotokova Vojvodine, bilo je i ispitivanje mogućnosti imobilizacije teških metalau sedimentu primenom različitih remedijacionih tehnika kao i određivanje njihove efikasnosti (npr. solidifikacija/stabilizacija silikatnim materijalima, portland cementom, kalcijum-oksidom itd.) u zavisnosti od brojnih faktora. Osim pseudo-ukupnog sadržaja metala određene su i specifičnije frakcije metala sa posebnimosvrtom na određivanje potencijalno biodostupnih frakcija.Rezultati su ukazali da je naosnovu holandskih preporuka sediment pojedinih vodotokova Vojvodine (Begej, DTD-kanal,Nadela, Sava-Šabac) zagađen metalima (klasa 4) i da je neohodno izmuljivanje i remedijacija. Prema USEPA i kanadskim preporukama, neki uzorci su potencijalno toksični, ali nije zabeležena akutna toksičnost za test vrste u pornoj vodi. Za neke uzorke, i pored visoke pseudo-ukupne koncentracije (klasa 4), nije potvrđena potencijalna toksičnost na osnovu odnosa kiselog volatilnog sulfida i simultano ekstrahovanih metala. Dok se ne primene skuplje metode remedijacije i tretmana sedimenta, najbolje rešenje je izolovano skladištenje na specijalnim  deponijama. Naredni koraci bi trebali da budu usresređeni na kontrolu i sprečavanje zagađenja kako bi se obezbedilo da revitalizacija ovih vodotoka ima trajni pozitivan uticaj na životnu sredinu i nesmetanu i bezbednu plovidbu, kao i na primenu određenih remedijacionih metoda. Poređenje rezultata koji su dobijeni različitim procenama kvaliteta sedimenta pokazalo je da ponekad nije dovoljan jedan pristup i da je potrebno je uključiti metode procene biodostupnosti, biotestove i aspekt radioaktivnosti. U uzorku sedimenta koji je korišćen za ispitivanje efikasnosti remedijacionih tretmana, pokazano je da cink, nikal i olovo imaju visok rizik po okolinu, jer seprocenat metala u izmenljivoj i karbonatnoj fazi kretao od 40.1 do 45.2%. Cr i Cd imaju umeren rizik, dok je bakar prisutan u ovim frakcijama u koncentraciji koja predviđa nizak rizik (5.3%). Ovo je u skladu i sa rezultatima analize porne vode i simultano ekstrahovanih metala i kiselog volatilnog sulfida.Istraživanje prikazano u radu je dalo odgovor na pitanje da li remedijacija može uspešno da ukloni zagađenje, u smislu imobilizacije metala u stanje kada oni više neće biti opasnost po okolinu. Svi primenjeni tretmani doveli su dosmanjenja procenta kumulativno izluženih metala iz S/S smeša, ali nijedna smeša tretiranog sedimenta i ispitivanih imobilizacionih agenasa ne pripada grupi inertnog otpada ukoliko se kumulativne izlužene koncentracije metala porede sa koncentracijama koje za otpad propisuje Evropska Unija (2003/33/EC). Ukoliko nam je cilj dobijanje nehazardnog otpada onda moramo primeniti u tretmanu sedimenta kontaminiranog metalima najmanje 30% imobilizaconih agenasa (cementa, kalcijum-oksida). Najveća efikasnost u imobilizaciji metala postignuta je korišćenjem cementa i kalcijum-oksida u smeši (30% cementa i 10% kalcijum-oksida) i primenom termičkog tretmana na višoj temperaturi (1100⁰C) sa glinom (20% gline) što je zaključeno na osnovu koeficijenata difuzije i indeksa izlužljivosti. Dominantan mehanizam izluživanjametala iz ovih smeša je difuzija.
This work is concerned with the comparison of the different methods of metal risk assessment in sediments based on examination of the qualityof water courses in Vojvodina. Besides, it deals with the possibility of applying remediation treatments of contaminated sediment and with the efficiency of the different methods, that is the techniques, for immobilization of sediment heavy metals by applying S/S and thermal treatments. A dominant mechanism is proposed for the process of leaching ofthe metals from treated mixtures.Comparison of the results obtained by the different methods of sediment quality assessment showed that in some cases one approach to solving this problem is not  sufficient. Metal concentrations in particular sediment samples (the Begej, the DTD Canal, the Nadela, the Sava at Šabac) indicate the presence of contamination, the analyzed samples being of Class 4. According to the Dutch regulations, a sedimentof  Class 4 is of unacceptable quality and requires urgent intervention in the sense of sediment dredging, disposal into special depots, and, if possible, remediation. For some samples, despite a high pseudo-total concentration (Class 4), no potential toxicity was confirmed onthe basis of the ratioof the acidic volatile sulfide and simultaneously extracted metals. The results showed that, apart from chemical analyses, biological tests are also necessary, but also sequential extraction analysis, which can more clearly define the way of metal binding to the particular sediment fractions, to allow a more reliable prediction of metal mobility, potential toxicity and bioavailability. In the analysis of sediment quality it is also necessary toinclude the aspect of radioactivity, as it has been shown that the results of this analysis can, not only confirm some of the results of the other analyses, but also indicate the sediment age, origin of contamination and potential toxicity.The subsequent steps should be directed to the control and prevention of contamination, in order to ensure that the water course reviatalization has a lasting positive effect on the environment, an unimpared and safe navigation and application of remediation methods.In the sediment sample (Class 4) that was usedfor the examination of the efficiency of it appeared that zinc, nickel and lead exhibit a high risk, as the percentages of these metals in the exchangeable and carbonate phases were in the range from 40.1  to 45.2%. On the other hand, chromium and cadmium exhibited a moderaterisk, whereas copperin these fractions was present at the levels corresponding to a low risk (5.3%). This is alsoin agreement with the results of pore water analysis and simultaneously extracted metals and acid volatile sulphide examinations.The investigations presented in this work provided an answer to the question whetehr the remediation can successfully remove the contamination in the sense of the immobilization of metals in a state that will not be harmful tothe environment. All the treatments applied yielded a decrease of the percentage of cumulatively leached metals from the S/S mixtures, but none of the mixtures of treated sediments with the tested immobilization agents belongs to the group of inert materials if the cumulative leached concentrations are compared with the concntrations for the wastes given by the EU legislation (2003/33/EC). Ifthe goal is to obtain a non-hazardous material it is necessary to treat the contaminatedsediment with at least 30% of the immobilizing agent (cement or calcium oxide). Based on the diffusion coefficients and leachability index, the highest immobilization efficiency was achieved using a mixture of cement and calcium oxide (30% of cement and 10% of CaO) and by applying thermal treatment at a higher temperature (1100⁰C) with clay (20%). A dominant mechanism of leaching metals from these mixtures is diffusion.

Predmet istraživanja ove disertacije je mogućnost korišćenja nano nulavalentnog gvožđa stabilizovanog sa bentonitom, kaolinitom i karboksimetilcelulozom za imobilizaciju teških metala, kao i ponašanje i sudbina metala usedimentu. Istraživanja je usmero u dva pravca: prvi deo istraživanja ima za cilj,pre svega da definiše bolje razumevanje ponašanja metala u sedimentu iodređivanje njihove potencijalne mobilnost, biodostupnost i potencijalnetoksičnost na osnovu metoda sekvencijalne ekstrakcione procedure, kiselovolatilnog sulfida i simultano ekstrahovanih metalau netretiranim i tretiranimuzorcima sedimenta. Takođe, određena je efikasnosti korišćenja nanomaterijalaza imobilizaciju metala u sedimentu iz tretiranih smeša korišćenjem tzv. testova„izluživanja“ kao i definisanje dominantnog mehanizma izluživanja kojiomogućava transport metala. Drugi deo istraživanja  ima za cilj ispitivanjemogućnosti primene nano nula valentnog gvožđa obloženog sa bentonitom,kaolinitom i karboksimetilcelulozom za tretman zagađenog sedimenta na lokaciji(in-situ), uz određivanje potencijalnog rizika po okolinu na osnovu rezultatasekvencijlane ekstrakcione procedure i ekstrakcija  u jednom koraku nakontretmana. Primenjeni su i modifikovani testovi izluživanja sa ciljem što boljesimulacije realnih uslova. Rezultati dobijeni simulacijom ovih uslova i daljomkarakterizacijom smeša, kako sa nanomaterijalom tako i smeša sa glinom,omogućuju izradu modela ponašanja metala u smislu dugoročnog "izluživanja" iztretiranog (stabilizovanog) sedimenta kao i procenukoji materijali su efikasnijiza imobilizaciju toksičnih metala u sedimentu.
This thesis explores the possibility of using nano  zero valent iron stabilized withbentonite, kaolinite, and carboxymethyl cellulose for the immobilization of heavymetals, as well as the behaviour and fate of metalsin sediments. Research is focusedin two directions: the first part of the study aimsto find a better understanding of thebehaviour of metals in sediments and to determine their potential mobility,bioavailability and potential toxicity based on sequential extraction procedures andacid volatile sulphides and simultaneously extracted metals methods, in untreated andtreated sediment samples. The efficacy of using nanomaterials for the immobilizationof metals in sediments is also determined, by applying "leaching" tests to the treatedmixtures and defining the dominant leaching mechanism that enables the transport ofmetals. The second part of the study aims to examine the possibilities of applyingnano zero valent iron coated with bentonite, kaolinite and carboxymethyl cellulose forthe treatment of contaminated sediment in-situ, to  determine the potential risk posedto the environment after treatment, based on the results of sequential extractionprocedures and a single step extraction. Modified leaching tests were applied in orderto achieve better simulation of real conditions. The results of simulating theseconditions and further characterization of mixtureswith both nanomaterials and clay,provide a long term "leaching" model for the behaviour of metals in the treated(stabilized) sediments, as well as assessing which  materials are most effective for theimmobilization of toxic metals in sediments.

U radu je: 1. Određena efikasnost elektrokinetičkih tretmana (konvencionalni tretman, tretman sa izmenom polariteta, tretman sa dve anode i heksagonalni dvodimenzionalni elektrokinetički tretman) koji izuzimaju dodatak agenasa u tretirani sediment, za uklanjanje metala; 2. Ispitan je uticaj diskontinuiteta napajanja strujom (tokom noći), kao i uticaj oscilacija jačine električne energije pri primeni solarnih panela na efikasnost tretmana; 3. Ispitan je uticaj geohemije sedimenta, fizičko-hemijskih promena u sistemu i karakteristika prisutnog zagađenja (oblici pojavljivanja metala, koncentracije) na efikasnost elektrokinetičkog procesa. 4. Izvršena je procena rizika u sistemu sediment/voda pre, tokom i nakon tretmana; 5. Primenjen je matematički model na dobijene rezultate. Na osnovu određene efikasnosti i procene rizika tretmana elektrokinetičke remedijacije na realan problem Velikog Bačkog kanala zaključeno je, da je najbolja opcija dvoanodni tretman u kome se primenjuju solarne panele (e9). Dobijeni rezultati tretmana ukazuju da diskontinuiteti napajanja strujom (tokom noći), kao i uticaj oscilacija jačine električne energije pri primeni solarnih panela nemaju značajnog uticaja na efikasnost procesa. Što se tiče, geohemije sedimenta, pokazalo se da ona ima snažan uticaj i da upravo ona određuje fizičko-hemijske promene koje se događaju u sedimentu tokom sprovođenja tretmana elektrokinetičke remedijacije. Ključ uspeha ovih tretmana sedimenta jeste i zadržavanje metala u frakcijama (karbonatna i reducibilna) koje lakše migriraju. Primenom matematičkog modela zaključeno je da se mogu predvideti promene koncentracija metala bez sprovođenja eksperimenata, što je od krucijalnog značaja za buduća istraživanja.
This work includes: 1. An investigation into efficiency of various electrokinetic treatments (a conventional treatment, and treatments with changing polarity, two anodes and two-dimensional hexagonal electrodes) without the addition of agents to the treated sediment, for the removal of metals; 2. An investigation of the influence of discontinuous (off during the night) and oscillating power supplies on the application of solar panels and their effect on the efficacy of the treatment; 3. A study on the influence of sediment geochemistry, physico-chemical changes in the system and the characteristics of the pollution present (metals speciation and concentration) on the efficiency of the electrokinetic process; 4. A risk assessment of the sediment/water system before, during and after the treatment; 5. Mathematical modelling of the results obtained. Based on the risk assessment and the efficiency of the electrokinetic treatments in the Veliki Backa canal sediment, it was concluded that the best remediation option was a two anode treatment using solar panels (e9). The investigation into the influence of treatments using discontinuous (off during the night) and oscillating power supplies showed they did not have a significant impact on the efficiency of the process. Sediment geochemistry was shown to have a strong influence, determining the physical and chemical changes that occur in the sediment during the implementation of the electrokinetic remediation. The key to success for these treatments is the retention of metals in the fractions (carbonate and reducible) which more easily migrate. It is concluded that the mathematical model can be applied to successfully predict thechanges in the concentration of metals without experimentation, which is of crucial importance for future studies.