Kémiaival kombinált fitostabilizácó alkalmazása szabadföldi kísérletben

Átírás

1 Kémiaival kombinált fitostabilizácó alkalmazása szabadföldi kísérletben Feigl Viktória 1, Gruiz Katalin 1, Anton Attila 2 1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék 2 Magyar Tudományos Akadémia Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézete

2 Bevezetés Mi a kémiaival kombinál fitostabilizáció? Kémiai stabilizálószer Kémiai stabilizálószer Egységes MOKKA ábra

3 Hatékony kémiai stabilizálószer Hatására csökken: Fémek mobilitása és oldhatósága víz általi transzport környezeti kockázat Növények számára hozzáférhetı fémtartalom elısegíti megtelepedésüket és növekedésüket egészségesebb növények, nagyobb biomassza Hatását hosszú távon megırzi Hozzáadás a növények telepítése elıtt

4 Fitostabilizációra alkalmas növények Fémtoleráns Kis fémakkumuláció a föld feletti részekben csökken a táplálékláncba jutó fémmennyiség ( fitoextrakció, ahol a cél fémek kivonása a talajból hiperakkumuláló fajok által) Növelik a talaj komplexitását és humusz-tartalmát csökken a fémek kimosódása Csökkentik a víz és szél általi eróziót A fémek transzportja minden lehetséges útvonalon csökken

5 Kísérleti terület Gyöngyösoroszi, felhagyott bánya területe Összes fémtartalom a szennyezett mezıgazdasági talajokban és bányameddıben (mg/kg) As Cd Cu Pb Zn talaj meddı Határérték talajra Összes Cd és Zn 11 16%-a vízoldható Összes Cd és Zn 17 34%-a acetáttal extrahálható (ph=4.6)

6 Célok Olyan innovatív remediációs technológia kifejlesztése, amely alkalmas a korábbi bányaterület környezeti kockázatának csökkentésére, elsısorban a vízminıség biztosítására a vízgyőjtı területen KKF egy komplex kockázatmenedzsment stratégia része, melynek során GIS alapú, vízgyőjtı szintő kockázatcsökkentést alkalmazunk A legjobb stabilizálószer, illetve stabilizálószernövény kombináció kiválasztása a gyöngyösoroszi talajokhoz és meddıanyagokhoz

7 Technológiai kísérletek Talaj mintázás és analízis Termosztát 25 C 2 kg Nedvesítés és homogenizálás kéthavonta Talaj + stabilizálószer Természetes körülmények Locsolás szükség esetén 0,35 m 3 Talaj + stabilizálószer Vízgyűjtés és analízis Növény mintázás Természetes körülmények és analízis Locsolás szükség Növény mintázás esetén és analízis 90 m 3 Talaj mintázás és analízis Talaj + stabilizálószer Vízgyűjtés és analízis 1. Mikrokozmosz 2. Liziméter 3. Szabadföldi kísérlet

8 Monitoring integrált módszeregyüttessel Integrált módszeregyüttes Kémiai analitikai módszerek Biológiai módszerek Környezettoxikológiai tesztek Királyvizes feltárás + ICP-AES analízis Ammónium-acetát + EDTA extr. + ICP Ammónium-acetát extr. (ph=4.6) + ICP Vizes extrakció + ICP analízis Növényi bioakkumulációs teszt Víz fémtartalma: ICP-AES. Növények fémtartalma: ICP-AES salétromsavas + hidrogén-peroxidos (1:1) feltárás után. Vibrio fischeri biolumineszencia gátlás Azomonas agilis dehidrogenáz enzimaktivitás gátlás Sinapis alba gyökér- és szárnövekedés gátlás

9 Mikrokozmoszok mezıgazdasági talaj (1) és bányameddı (2) hagyományos stabilizálószerek mész-hidrát, nyersfoszfát, alginit, lignit hulladékok Erımővi pernyék (6) (ph= ) és keverékük mésszel Fe-Mn-hidroxid ivóvíztisztítási csapadék (3, 5) vörösiszap (4)

10 Mikrokozmosz kísérletek erımővi pernyével Az acetát és vízoldható Zn tartalom csökkenése oroszlányi A pernyével kezelt mezıgazdasági talajban % % days 2 months 14 moths 25 months 1 % A 2 % A 5 % A days 2 months 14 moths 25 months 5 % A 2 % A 1 % A Acetáttal extrahálható Vízoldható Kezeletlen kontrollhoz viszonyítva = 100%

11 Legjobb eredmények stabilizálásra Csökkenés (%) a fémek mobilitásában és a toxicitásban stabilizált bányameddın és talajon Mérési módszer Pernye A Oroszlány Pernye B Oroszlány Pernye T Tata T + mész Mész Alginit 4 keveréke Foszfát Lignit Csapa dék R Csapa dék C Vörös iszap Vízoldható Cd és Zn Acetáttal extr. Cd és Zn Bioakkumulálható Cd és Zn ~0 ~0 ~0 Növényi toxicitás ~0 Csökkenés a kezeletlen kontrollban = 0%

12 Liziméterek kialakítása

13 Pernyék stabilizáló hatása - liziméterek Pernyék stabilizáló hatása: az átfolyó vizek Cd és Zn tartalma erısen mállott bányameddı esetén Kezelés Cd (µg/l) Zn (µg/l) Csökkenés Cd (%) Csökkenés Zn (%) Kezeletlen Pernye T, Tata Pernye V, Visonta > Pernye A, Oroszlány >99.9 >99.9 A áteresztı réteg >99.9 >99.9 Hat.é. felszín alatti vízre

14 Bányabérci meddıhányó

15 Szabadföldi parcellák kialakítása

16 Szabadföldi parcellák kialakítása

17 Szabadföldi parcellák kialakítása

18 Szabadföldi parcellák

19 Vízgyőjtés

20 Szabadföldi kísérletek bányameddıvel A parcellákon átfolyó vizek Cd és Zn tartalma Kezelés Cd Zn ph Kezeletlen (µg/l) Pernye (µg/l) Pernye + mész (µg/l) Határérték felszín alatti vízre Pernye (%-os csökkenés) Pernye + mész (%-os csökk.)

21 Pernye + mész stabilizáló hatása Pernye + meszes kezelés hatása mállott bányameddıre Csökkenés Vízoldható fémtartalom Acetáttal extrahálható fémtart. Bioakkumulált fémtartalom Toxicitás Talaj aktivitás (növekedés) Pernye 99% 80% 59% 67% 10 Pernye + mész >99% 85% 84% 75% 100

22 Kezelés hatása a fő növekedésére 0.16 ppm Cd (Hat.é.=1 ppm) 58 ppm Zn (Hat.é.=100 ppm) Élelmiszerekre és takarmányokra vonatkozó határérték

23 Sorghum fajok növekedése Seprıcirok Július Szeptember 0.27 ppm Cd (Hat.é.=1 ppm) 43 ppm Zn (Hat.é.=100 ppm) Szudáni fő 0.43 ppm Cd (Hat.é.=1 ppm) 59 ppm Zn (Hat.é.=100 ppm) Július Szeptember

24 Mezıgazdasági kísérleti terület Mezıgazdasági, áradásos terület

25 A szennyezettség eloszlása Gyöngyösoroszi bányászati terület Dis tance from the Toka c reek (m) D Contour Plot (distribution of the zinc in the hobby garden) W id ht (m) Toka-patak (ppm) Felmérés: Hordozható NITON XRF készülék

26 Pernyés kezelés hatása a mezıgazdasági talajra Fémek mobilitásának és biológiai hozzáférhetıségének csökkenése Mérési módszer Kezeletlen (mg/kg) Pernyés (mg/kg) Csökkenés (%) Vízoldható Cd < Acetáttal extr. Cd Összes Cd (1) Bioakkumulált Cd (1) 89 Vízoldható Zn Acetáttal extr. Zn Összes Zn (200) Bioakkumulált Zn (100) 79 Határértékek kékkel.

27 Növények növekedése Kukorica Kezeletlen Kezelt Szudáni fő Kezeletlen Kezelt

28 Technológia verifikáció Technológia hatékonysága: Anyagmérleg felállítása a mobilis frakció alapján Környezeti hatékonyság: Kockázatfelmérés, kockázati tényezı számítás Költségbecslés SWOT analízis Kockázat és költség egyéb alternatív technológiákkal összehasonlítva Kockázati pontszám Költség (euro/t, 2006) Nincs beavatkozás Talajcsere Talajcsere + meddıhányón lerakás Talajmosás Kémiaival kombinált fitostab

29 Összefoglalás A kémiaival kombinált fitostabilizáció hatékonyan alkalmazható technológia diffúzan fémmel szennyezett területek remediálására A pernyés, illetve a pernye+ meszes kezelés hatékonyan csökkenti a fémek mobilitását mezıgazdasági talajokban és bányameddıkben: az átfolyó víz fémtartalma a felszín alatti vizekre vonatkozó határérték alatt van A stabilizált, korábban teljesen csupasz bányameddın egészséges, zárt növénytakaró fejlıdött, az élelmiszerekre és takarmányokra vonatkozó határérték alatti fémtartalommal A technológia verifikáció jó eredményeket adott, ezért remélhetıleg a technológia iránti bizalom növekedni fog, ami elısegíti annak piacra kerülését

30 Köszönetnyílvánítás DIFPOLMINE EU Life 02 ENV/F Demonstrációs projekt ( BÁNYAREM kutatás-fejlesztési projekt GVOP /3.0 ( MOKKA kutatás-fejlesztési projekt NKFP (

31 Köszönöm a figyelmet! Elérhetıség: Feigl Viktória: vfeigl@mail.bme.hu Dr. Gruiz Katalin: gruiz@mail.bme.hu