Kadmiummal szennyezett talaj remediációja fitoextrakció és bioszén együttes alkalmazásával

Data provider

Organisation/Data provider's name 
Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Name of contact 
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória

Contact details

Telephone/fax 
+36-1-4632347
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian name 
Kadmiummal szennyezett talaj remediációja fitoextrakció és bioszén együttes alkalmazásával
Technology name 
Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with cadmium
Country of origin 
Kína
Stage of development 
under pre-demo development

Financing of the project

Start of the development 
2013
End of the development 
2013
Name of the National Programme 
National Natural Science Foundation of China
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
6.1
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to 
Unsaturated (whole) soil
Technology type 
combined
Basis of the technology 
Physical
Biological
Technology description 

A technológia a fitoremediáció és a bioszén adagolás kombinációja. Mezokozmosz kísérlet során különböző alapanyagokból készült bioszén és fém akkumulációjára képes növények közös hatását vizsgálták kadmium szennyezés esetén. Míg a bioszén immobilizálja a fémszennyezést és javítja a talaj szén-dioxid megkötő kapacitását, addig a fitoremediáció javítja a talaj biokémiai és biológiai tulajdonságait.

Description of the novelty of the technology 

A fitoremediáció és a bioszén együttes alkalmazására voltak már kísérletek kadmiummal szennyezett talaj remediációjára. Ebben az esettanulmányban azt vizsgálták, hogyan hat a bioszén és a fitoextrakció a kadmiummal szennyezett talaj biokémiai tulajdonságaira, valamint követték a pH hatását a bioszénnel kezelt talaj biológiai tulajdonságaira nézve. Az újdonság, maga a felismerés, hogy annak ellenére, hogy a vizsgált talajban a bioszén hatására lecsökkent a fitoextrakció hatékonysága, a fitoextrakció és a bioszén együttes alkalmazása javította a talaj biokémiai tulajdonságait. A remediáció optimalizálása során jelentős szerepe van a megfelelő bioszén kiválasztásának.

Technology classification
Remediation technology type 
  • complex application of more technologies
Remediation technology from contaminant point of view 
immobilisation
Remediation technology from execution point of view 
in situ
Technology-monitoring
Technological parameters 
Biological activity
Biological indicators
Contaminant amount
pH
Plant chemical composition
Other technological parameter 

talaj összes széntartalma (TC)
talaj össze nitrogéntartalma (TN)

Monitored environmental element 
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs 
400 - 800 Euro
Specific operation costs 
8 - 20 Euro
Specific energy costs 
20 - 40 Euro
Specific material costs 
0 - 2 Euro
Specific labour costs 
20 - 40 Euro
Specific total costs 
80 - 200 Euro
Remarks on cost calculation 

A technológia csak mezokozmosz kísérleti körülmények között valósult meg, ezért a költségek csak becsült értékek.
A bioszén és az alkalmazható növények piaci ára rendkívül alacsony, ellenőrző mérések nélkül a technológia igen olcsó.

SWOT (evalaution based on scores)
Costs 
5-very low
Time requirement 
3-medium
Space requirement 
3-medium
Workload requirement 
4-low
Equipment, apparata requirement 
5-very low
Qualified labour 
4-low
Environmental risk and workplace risks 
4-low
Ability to meet the target value 
3-medium
Environmental efficiency 
3-medium
Cost efficiency 
4-good
Generation of any recyclable byproduct 
yes
Generation of any byproduct to be treated 
yes
Automation/remote control 
no
Feasibility 
4-good
Availability 
5-excellent
Well known 
2-weak
SWOT (evaluation in words)
Strengths 

A bioszén általában szerves hulladékból készül, így használata csökkenti a hulladék mennyiségét. A technológia két különböző eljárás előnyeit egyesíti és az eredményei alapján hasonló kombináció más szennyezőkre is hasznosnak bizonyulhat. Míg a fitoremediáció hatására javulnak a talaj biokémiai tulajdonságai, addig a bioszén hozzáadása immobilizálja a kadmium szennyezést.

Weaknesses 

Az eddigi eredmények alapján egyértelmű következtetések nem vonhatóak le, a bioszén pozitív hatásainak háttere nem teljesen tisztázott.A technológia alkalmazásához további vizsgálatok szükségesek.

Possibilities 

További kísérletek során a technológiák kombinációja más szennyezőkre is hasznosnak bizonyulhat.

Threats 

Nem megfelelő összetételű bioszén még jobban elszennyezheti a kezelt talajt.

Completed applications
Start date of the application 
2013
End date of the application 
2013
Application stages 
Demonstration

Size of the treated area

Depth (m) 
0.2
Other landuse 
hulladéklerakó melletti talaj
Origin of the pollution 
hulladéklerakás és egyéb antropogén hatások
Summary of the charasteristic parameters of application 

A fitoextrakció és bioszén adagolás kombinációjából álló technológiát egy Kínában található hulladéklerakó mellől vett, kadmiummal szennyezett talajminta remediációjára használták. A mintát 0,5hektáros területen vették a talaj felületi rétegéből, összesen 50kg földet gyűjtve. Szárítás és szitálás után 12 különböző mérési elrendezést készítettek. 12db 10cm mély edényből hatba ültettek fémakkumuláló tulajdonságú Amaranthus tricolor-t, hatba nem. Két edény esetében baromfitrágya alapú(3% m/m), kettőnél eukaliptusz alapú(3% m/m), kettőnél pedig baromfitrágya-eukaliptusz(1,5-1,5% m/m) keverék alapú bioszenet kevertek a földhöz. A bioszén pH módosító hatásának vizsgálatára CaO adagolásával két-két edényben a pH-t a bioszén adagolás esetével azonosra állították be. A maradék két edény kontroll talajként szolgált a mérések során.
60nap elteltével a talajokat begyűjtötték és a különböző elrendezéseket összehasonlították a talajlégzés, mikrobiális biomassza, metabolikus kvóciens és különböző enzimek aktivitásának meghatározásával. Az eredmények alapján a talajlégzés bioszén típustól függően 48-90%-kal magasabbnak adódhat növények jelenlétében és a vizsgált enzimek aktivitása szintén nőtt alkalmazásukkal. A mikrobiális biomassza értéke 28-35%-kal nőtt a növényekkel beültetett edényekben, ugyancsak az alkalmazott bioszén típusától függően. Ezzel szemben a metabolikus kvóciens értékét a növény jelenléte nem változtatta meg.
A bioszén hozzáadás minden esetben több mint egy egységgel növelte a talaj pH értékét és a metabolikus kvócienst is, valamint a béta-glükozaminidáz enzim kivételével növelte az enzimaktivitást is. A legkedvezőbb eredményeket a kevert bioszénnel végzett kísérlet szolgáltatta.
A kísérlet alátámasztja azon korábbi megállapítást, hogy a növénytakaró javítja a talaj biokémiai és biológiai tulajdonságait és bizonyítja, hogy bioszén adagolásával csökkenthető a biológiailag hozzáférhető toxikus kadmium mennyiség. Utóbbit CaCl-os és DTPA-s extrakció is bizonyított

Contaminant 
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
6.1
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
0.24
Maximum final value 
0.09
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
1.90
Maximum final value 
1.20
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
1.90
Maximum final value 
1.80
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
0.24
Maximum final value 
0.01
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
0.24
Maximum final value 
0.02
Contaminant group|Contaminant the method was applied to 
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium

Description of environmental risk

Typical measured/quantitative value of environmental risk 
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk 
mg/kg
Maximum initial value 
1.90
Maximum final value 
1.40
Publications, references
Publications 

Huanping Lu, Zhian Li, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó, Jorge Paz-Ferreiro: Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with Cd, Chemosphere 119. 209–216, 2015

References 

Huanping Lu, Zhian Li, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó, Jorge Paz-Ferreiro: Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with Cd, Chemosphere 119. 209–216, 2015
Huanping Lu, Zhian Li, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó, Jorge Paz-Ferreiro: Can Biochar and Phytoextractors Be Jointly Used for
Cadmium Remediation?, PLOSONE, Volume 9, Issue 4, 2014
Jorge Paz-Ferreiro, Huanping Lu, Shenglei Fu, Ana Méndez, Gabriel Gascó: Use of phytoremediation and biochar to remediate heavy metalpolluted soils: a review, Solid Earth, 5, 65–75, 2014

Properties of the datasheet
Datasheet id (original) 
1721
Creator 
Cifka Fanni
Status 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-03-26
Módosítás 
2018-06-22