Vörösiszappal kevert talajok környezettoxikológiai elemzése mikrokozmosz kísérletekbenk

Átírás

1 Vörösiszappal kevert talajok környezettoxikológiai elemzése mikrokozmosz kísérletekbenk Ujaczki Éva Klebercz Orsolya, Feigl Viktória, Gruiz Katalin PhD hallgató Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék április 25.

2 Vörösiszap-katasztrófa Ajkán Katasztrófa Ajka és Devecser között a MAL Zrt. vörösiszap tározójában Szennyeződtek: Kolontár, Devecser, Somlóvásárhely, Torna patak, Marcal, Rába, Mosoni-Duna, Duna

3 A vörösiszapv Timföldgyártás mellékterméke, magas vastartalmú, jellegzetes színű, erősen lúgos szuszpenzió. Mivel egy meddőközetből származik, lényegében talaj-analóg, azonban ph, szemcseméret és Na-tartalom tekintetében különbözik a természetben is megtalálható anyagoktól. ph értéke között változik, azaz erősen lúgos, maró hatású anyag. Fő összetevői: vas-, alumínium-, szilícium-, titán-, nátrium- és kalcium-oxidok, nehéz- és könnyűfémek: Na, K, Cr, V, Ni, Ba, Cu, Mn, Pb, Zn, stb. Nagy fajlagos felület jellemzi, az átlagos érték körülbelül 10 m 2 /g. Apró szemcseméret: a szemcsék 90%-a általában 75 µm alatti mérettartományba esik, az átlagos szemcsemérete 10 µm-nél is kisebb. Víztartalmát hosszú időn át megőrzi, nedvességtartalma változó: átlagosan 45 50%.

4 A talajba kevert vörösiszap v környezeti k kockázata Radioaktivitás nem jellemző ph hatása rövid távú hatás Szikesedés hosszú távú hatás Fémtartalom

5 Kísérlet céljac Meghatározni a károsan még nem ható vörösiszap tartalmat, amely bekeverhető talajba. Mezőgazdasági talajok toxicitás és a növénynövekedés-gátlás a legfőbb kérdés. Az 1. kísérletsorozat a vörösiszap toxicitását jellemzi, a 2. kimondottan a növényekre gyakorolt hatást. Az 1. rövidtávú kísérletsorozat: 0 100%-os vörösiszap tartalom, 1 hét termosztálás.

6 Kísérlet céljac A 2. hosszútávú kísérletsorozat: 0 40% vörösiszap tartalom, 8 hónap termosztálás, 4 mintavétel, referencia talaj a térségből szennyezetlen területről származott.

7

8 Fémtartalom Királyvíz-oldható fémtartalom [mg/kg] a 2. kísérletsorozatban Vörösiszap tartalom Arzén Króm Nikkel kezdeti végső kezdeti végső kezdeti végső 0% kontroll* 4,2 3,40 20,6 22,2 8,6 7,84 0%** 4,2 2,88 15,9 14,2 8,3 6,43 5% 11,0 7,66 58,6 39,5 27,7 19,2 10% 18,6 12,4 107,0 63,4 51,5 30,7 20% 32,3 21,1 216, ,3 56,1 30% 35,2 29,6 238, ,4 98,6 40% 35,0 31,2 267, ,5 96,9 Határérték*** *a katasztrófa által nem érintett, szennyezetlen területről származó talaj **vörösiszappal elárasztott talaj, amelyek a felszínéről eltávolították a vörösiszapot ***6/2009 (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet a földtani közeg és a felszín alatti víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről

9 1. Kísérletsorozat K ph Vörösiszap koncentráció [%] ph 0% 8,3 5% 9,8 10% 9,9 20% 10,8 30% 11,1 40% 11,2 50% 11,2 60% 11,9 70% 12,0 80% 12,3 90% 12,2 100% 12,4 ph nő a vörösiszap tartalommal arányosan Referencia talaj is lúgos tartományba esik ph 13 12, , ,5 10 9,5 9 8,5 8 A talaj ph-jának változása a vörösiszap-tartalom függvényében az 1. kísérletsorozatban Vörösiszap tartalom [%]

10 I. KísérletsorozatK Mikrobiológiai aktivitás Mikrobiológiai aktivitás megnő 5% és 10% vörösiszap tartalom mellett Vörösiszap kis mennyiségben nem gátolja a mikroorganizmusokat és gombákat, szaporodnak és lélegeznek a mikrokozmoszokban Vörösiszap 4 fontos tényezőn keresztül befolyásolja a sejtszámot: makro- és mikrotápelem tartalom, mobilizálódó toxikus-fémtartalom, lúgos ph, talaj oxigénháztartása. db sejt/g talaj 1,0E+08 1,0E+07 1,0E+06 1,0E+05 1,0E+04 1,0E+03 1,0E+02 1,0E+01 Aerob heterotróf sejt- és gombaszám az 1. kísérletsorozatban 1,0E+00 0% 20% 40% 60% 80% 100% Vörösiszap tartalom [%] heterotróf sejtszám gombaszám

11 I. KísérletsorozatK Mikrobiológiai aktivitás Mikrobiológiai aktivitás megnő 5% és 10% vörösiszap tartalom mellett Eltolódás az aerob és fakultatív anaerobok maximuma között: aerobok 5%, fakultatív anaerobok 10% a vörösiszap pórusokat elzáró hatása miatt csökken a levegőellátás, így feldúsulnak a fakultatív anaerobok db sejt/g talaj 1,0E+09 1,0E+08 1,0E+07 1,0E+06 1,0E+05 1,0E+04 1,0E+03 1,0E+02 1,0E+01 1,0E+00 1,0E-01 Aerob és fakultatív anaerob élősejtszám az 1. kísérletsorozatban Vörösiszap tartalom [%] aerob fakultatív anaerob

12 I. KísérletsorozatK Környezettoxikológiai tesztek Pusztulási és gátlási % Gátlási illetve pusztulási százalékok a ph függvényében az 1. kísérletsorozatban ph Folsomia candida pusztulási % Sinapis alba csírázás gátlási % Vibrio fischeri Fischeri biolumineszcenci a gátlási % 10-es ph-n a növény (Sinapis alba) és talajlakó állat (Folsomia candida) még képes alkalmazkodni A nagyérzékenységű tengeri baktérium (Vibrio fischeri) már nem 11-es ph felett 60%-ra nőttek a gátlási százalékok

13 II. KísérletsorozatK ph 11,0 10,5 ph az idő függvényében a 2. kísérletsorozatban A vizsgálat ideje alatt 0,5-tel csökken a ph minden vörösiszappal kevert talajban A vörösiszapot nem tartalmazó talajokban nő ph 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 0% kont. 0% 5% 10% 20% 30% 40% klímakamrai egyensúlyi állapot 6, A bekeverés időpontjától eltelt hónapok Vörösiszap koncentráció [%] 0. hónap (1. mintavétel ) 1. hónap (2. mintavétel ) 5. hónap (3. mintavétel ) 7. hónap (4. mintavétel ) csapadékszeg ény csapadékos 0% (kont. Szennyezetlen referenciatalaj) 6,5 7,0 7,7 7,3 7,1 0% 8,3 8,1 8,4 8,8 8,3 5% 9,6 9,5 9,9 9,2 9,4 10% 9,9 9,9 9,7 9,5 9,5 20% 10,4 10,0 10,0 10,0 9,9 30% 10,5 10,3 10,3 9,9 9,9 40% 10,5 10,4 10,0 9,9 10,0

14 II. KísérletsorozatK Mikrobiológiai aktivitás 0% vörösiszap tartalomnál nő a mikrobiológiai aktivitás 5% mellett nem változik jelentős mértékben a sejtek száma a kísérlet időtartalma alatt 10%, 20%, 30%, 40% csökkenés tapasztalható 3,0E+07 Heterotróf élősejtszám az idő függvényében a 2. kísérletsorozatban 2,5E+07 db sejt/g talaj 2,0E+07 1,5E+07 1,0E+07 5,0E+06 0,0E Mintavételi időpontok 0% kontroll 0% 5% 10% 20% 30% 40%

15 II. KísérletsorozatK Vibrio fischeri biolumineszcencia-gátl tlás s teszt ED20: 20%-os gátlást okozó talajmennyiség 5% és 10% vörösiszap tartalom mellett a toxicitás időben csökkenő tendenciát mutat 10% felett jelentős toxicitás tapasztalható, amely nem változik a kísérlet ideje alatt 25 ED20 az idő függvényében a 2. kísérletsorozatban 5% ED20 (mg száraz talaj) % 20% 30% A bekeverés időpontjától eltelt hónapok 40%

16 II. KísérletsorozatK Sinapis alba csírázás-gátl tlás s teszt 20% vörösiszap tartalomig a csírázás gátlás 20% alatt marad Magasabb vörösiszap tartalom mellett enyhe csökkenés tapasztalható pl.: 30%-nál a kezdetben majdnem 70%-os gátlási százalék 30% alá csökken Csírázás-gátlás az idő függvényében a 2. kísérletsorozatban Csírázás-gátlás [%] % 5% 10% 20% 30% 40% Mintavételi időpontok

17 II. KísérletsorozatK Folsomia candida mortalitás s teszt Enyhe csökkenés tapasztalható a kísérlet ideje alatt A pusztulási százalék a 30% és 40% vörösiszapot tartalmazó mikrokozmosz kivételével minden esetben 30% alatt marad Folsomia candida pusztulási százalék az idő függvényében a 2. kísérletsorozatban Pusztulási százalék [%] Mintavételi időpontok 0% 5% 10% 20% 30% 40%

18 Összegzés 5% alatti vörösiszap-bekeverés tartósan nem jelent kockázatot a talajra nézve. 10% bekeverés rövidtávon némileg káros lehet, hosszabb távon azonban ez a hatás mérséklődik. 10% feletti vörösiszap-bekeverés után viszont a talajnál már hosszabb távú károsodások jelentkeznek. Végkövetkeztetéseként megállapíthatom, hogy 5 és 10%-os koncentrációban indokolható a vörösiszap bekeverése a katasztrófa által érintett mezőgazdasági talajokba.

19 Köszönetnyilvánítás A munkát a Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal (SOILUTIL TECH_09-A ) támogatta. Az analitikai vizsgálatokat a Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont (MTA ATK) munkatársai végezték.

20 Köszönöm m a figyelmet!