Budapesti Mőszaki M és s Gazdaságtudom gtudományi Egyetem Mezıgazdas gazdasági gi Kémiai K Technológia Tanszék Fémmel szennyezett területek kezelése kémiai és fitostabilizációval Atkári Ágota (BME) Uzinger Nikolett Gruiz Katalin (BME) Feigl Viktória Nikolett (MTA Talajtani és s Agrokémiai Kutatóint intézete) Siófoki Országos KörnyezetvK rnyezetvédelmi Konferencia és s Szakkiáll llítás, 2006 szept. 19-21
Kémiai stabilizációval kombinált fitostabilizáció Nagy területre kiterjedı, diffúz fémszennyezıdés Fitoremediáció: növényekkel történı kockázatcsökkentés Fitostabilizáció: fémek mobilitásának csökkentése célszerő kémiai stabilizálással kombinálni
Modellterület: Gyöngyösoroszi Bányaudvar Mezıgazdas gazdasági gi terület
Kísérleteink célja Stabilizálószer kiválasztása, amely a fémek mozgékonyságát és biológiai hozzáférhetıségét a talajban jól és hosszú távon csökkenti Kémiai stabilizációval kombinált fitostabilizációra alkalmazható
Mikrokozmosz kísérlet Adalékanyag Kezeletlen talaj Víz* 2 kg-os edény Kéthavonta átkeverés és a víztartalom pótlása 25 C Termosztát-szekrény, TAKI * A nedvességtartalmat a kapilláris víztartó képesség 60%-ának megfelelı értékre állítottuk be
Stabilizálószerek 1. Oroszlányból származó, kétféle összetételő erımővi pernye (1, 2 és 5 w%) 2. Mész-hidrát (1 w%) Nyersfoszfát (1 w%) Alginit (1,5 w%) Lignit (10 w%) Négy adalékanyag keveréke 3. Tatabányáról származó pernye Vörösiszap Almásfüzitırıl Fe-Mn hidroxid ivóvíztisztítási csapadékok Ráckevérıl és Csepelrıl 2 és s 5 w%
A stabilizációs kísérletek követése mérésekkel Integrált módszeregyüttes alkalmazása a fizikai-kémiai mérések kombinálása biológiai-ökotoxikológiai mérésekkel Kémiai analitikai módszerek: m Vizes és s savas oldószeres kivonási módszerek m Fémek transzportja a vizek felé Savas + EDTÁ-s kivonás Növények által felvehetı fémmennyiség Biológiai giai-ökotoxikológiai módszerek: Toxikológiai és bioakkumuláci ciós tesztek Biológiai hozzáférhet rhetıség, aktuális toxicitás s mérésem Talajok kockázat zatának becslése se
Alkalmazott kémiai analitikai módszerek Vizes kivonat Ammónium-acetátos kivonat, ph 4,5 Ammónium-acetát + ecetsav + EDTA (Lakanen-Erviö kivonat) Királyvizes feltárás (összes fémtartalom) A kivonatok fémtartalmának mérése ICP-AES-sel
Környezettoxikológiai mérések Bakteriális tesztek* akut toxicitás mérése Vibrio fischeri lumineszencia gátlási teszt Azotobacter agile dehidrogenáz enzimaktivitási teszt Növényi teszt* akut toxicitás mérése Sinapis alba (fehér mustár) gyökér- és szárnövekedés gátlási teszt Növények fémfelvételének mérése Bioakkumulációs teszt Sinapis albá-val Öt napos tesztnövények fémtartalmának mérése H 2 O 2 + HNO 3 -as feltárással *A teszteket teljes talajra alkalmaztuk, biztosítva tva a direkt kontaktot
Gyöngyösoroszi talajok fémtartalma As Cd Cu Hg Pb Zn Összes fémtartalom (mg/kg) 333 7,25 338 3,09 1572 1396 Mobilis (%) ~0% 34% 3% ~0% ~0% 24% Vízoldható (%) ~0% 13% ~0% ~0% ~0% 11% Határérték (mg/kg) 15 1 75 0,5 100 200 A gyöngy ngyösoroszi hobbikertek talaja (összes( fémtartalom f = 100%) Bányaudvari talajok: Mobilis kadmiumtartalom: : 4 ppm (az összes fémtartalom f 19%-a) Mobilis cinktartalom: 483 ppm (az összes fémtartalom f 12%-a)
A pernyés kezelés eredménye 100 100 80 80 % 60 40 % 60 40 20 0 21 nap idı 2 hónap 1 év 2 hónap 2 év 1 hónap 5 % A 2 % A 1 % A Acetát t oldható Zn koncentráci ció (kezeletlen talaj = 100%) Pernye növekvı mennyisége 20 0 21 nap 2 hónap 1 év 2 hónap 2 év 1 hónap 1 % A 2 % A 5 % A Vízoldható Zn koncentráci ció (kezeletlen talaj = 100%) Csökkenés a kioldható fémtartalmakban már 21 nappal a kezelés után Hosszú távú stabilizáló hatás (2év)
A pernyés kezelés eredménye As Cd Cu Hg Pb Zn 1% A pernye <KH 25% 29% <KH 58% 32% 2% A pernye <KH 29% 31% <KH 56% 33% 5% A pernye <KH 45% 30% <KH 68% 49% Acetát t oldható fémtartalmak csökken kkenése a kezeletlen talajban mérthez képestk
A pernyés kezelés eredménye Növény által felvett fémtartalmak csökkenése 80 70 60 % 50 40 30 20 10 Zn Cd 0 1 % A 2 % A 5 % A 1 % B 2 % B 5 % B (Kezeletlen talaj = 0%) Toxikológiai tesztek eredménye: Pernyeadagolás s hatására a talajok toxikussága csökken A pernye közepes k mennyisége optimális
Mész-hidrát, nyersfoszfát, alginit, lignit Acetát oldható Zn koncentrációk 700 mg/kg 600 500 400 300 200 100 Kezeletlen Alginit Nyersfoszfát Lignit Mész-hidrát Mind 0 0 5 10 15 20 hónap
Mész-hidrát, nyersfoszfát, alginit, lignit 100 80 60 Cd Zn 40 % 20 0-20 -40-60 -80 mind mész alginit foszfát lignit mixture lime alginite phosphate lignite Növények által felvett Cd és Zn mennyisége A bioakkumuláci ciós teszt eredménye (Kezeletlen talaj = 0%)
Mész-hidrát, nyersfoszfát, alginit, lignit Fémek extrahálhatósága Bioakkumuláció Növényi toxicitás Bakteriális toxicitás Négy adalékanyag keveréke ++ ++ + + Mész-hidrát ++ ++ 0 ++ Alginit + ++ ++ 0 Nyersfoszfát + + + + Lignit - - - 0
Tatai pernye, vörösiszap, Fe-Mn hidroxid csapadékok A mobilis Zn és Cd koncentrációk csökkenése % 80 70 60 50 40 30 20 10 0 tatai pernye vörösiszap ráckevei csapadék csepeli csapadék Zn Cd Acetát oldható Zn és Cd tartalmak 5 w% adalékanyag hatására, 45 nappal a kezelés után (kezeletlen talaj = 0%)
Tatai pernye, vörösiszap, Fe-Mn hidroxid csapadékok 5 w% adalékanyag hatékonyabb, mint 2 w% EDTÁ-s kioldásnál egyedül a vörösiszap esetén volt 12-16%-os csökkenés a kioldható fémtartalmakban hosszabb távú hatékonyság Toxikológiai tesztek alapján növekvı toxicitás A stabilizációs folyamatokat hosszabb távon nyomon kell követni
Összefoglalás I. Mikrokozmosz kísérletek célja: Stabilizálószer kiválasztása, amely a fémek mozgékonyságát és biológiai hozzáférhetıségét a gyöngyösoroszi talajban jól és hosszú távon csökkenti, így kémiai stabilizációval kombinált fitostabilizációra alkalmazható. Oroszlányi pernye: ++ Acetát oldható Cd és Zn tartalom 45-49%-kal csökkent Vízoldható Cd és Zn tartalom 99%-kal csökkent Növényi toxicitás 40-60%-kal csökkent Növények által felvett fémmennyiség a Cd esetén 58%-kal, a Zn esetén 74%-kal csökkent
Összefoglalás II. Második, hosszú távon nyomon követett stabilizációs kísérlet: Négy adalékanyag keveréke ++ Mész-hidrát ++ Alginit + Nyersfoszfát 0 Lignit Rövid idın át (45 nap) nyomon követett stabilizációs kísérlet: Vörösiszap ++ Csepeli csapadék + Ráckevei csapadék + Tatai pernye 0 Hosszabb távút monitoring
Következı lépések Az ígéretes stabilizálószerek szabadföldi kipróbálása A fitostabilizációhoz megfelelı növények kiválasztása (TAKI) A rövid távú kísérletek (vörösiszappal, Fe- Mn csapadékokkal és tatai pernyével) folytatása és hosszú távú monitoringja integrált módszeregyüttessel
Köszönöm a figyelmet! Elérhet rhetıség: Feigl Viktória BME Mezıgazdas gazdasági gi Kémiai K Technológia Tanszék (2007.január r 1-tıl: 1 Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék) Tel: (1)463-23 23-47 E-mail: vfeigl@mail.bme.hu