Laboratóriumi átfolyásos talajmikrokozmosz

Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group

Organisation/Data provider's nameBudapest 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
Telephone/fax
+36-1-4632347
Method Hungarian nameLaboratóriumi átfolyásos talajmikrokozmosz
Method name
Laboratory leaching microcosm
Stage of development
developed, proven by demonstration
Chemical substance group|Typically treated chemical substance
  • Metals, semi-metals and their compounds
Method type
measurement/analytical method
Place of application
In laboratory
Application areas of the method
Contaminant characterisationin in environmental element/phase/sample
Contaminant characterisationin in extract
Characterisation of the interaction between soil and pollutant
Characterisation of the effect of technological interventions
Application possiblities of the method
Environmental monitoring
Preliminary assessment of contaminated environment
Detailed assessment of contaminated environment
Monitoring of contaminated environment
Technology monitoring
Postmonitoring
Environmental element/phase the method may be applied to
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Pore water
Leachate
Instrument/equipment needed to perform the measurement
minimum 2 átfolyásos reaktor (1 kontroll)
Other necessary equipment/tools
pH mérő, mérőhenger, Falcon cső
How many samples are needed
0,5-5 kg
Data processing level
data input in PC, data evaluation by excel or other software
Necessary qualification
secondary education (chemical technician, chemical worker, laboratory assistant)
Type of laboratory
general analytical laboratory
Purchase price of the equipment
below 40 Euro
Labour cost/measurement
8 - 20 Euro
Total cost/measurement
20 - 40 Euro
Brief concise description explaining the innovation

A toxikus fémekkel szennyezett talajok mikrokozmoszban történő vizsgálata azokat az előre rosszul kiszámítható vagy nehezen modellezhető folyamatokat képes tisztázni, amelyek a toxikus fémek környezeti kockázatának megítélésében és a remediációban jelentősek (Gruiz, 2001).
A mikrokozmosz kísérleteknél, az egyszerű mikrokozmosz tesztekhez képest, nem csak a természetet modellezzük, hanem bele is avatkozunk a természetes folyamatokba: provokáljuk a rendszert, mesterség beavatkozásokat is modellezünk (Calow, 1993).

Typical (recommended) application of the method

A laboratóriumi átfolyásos talaj-mikrokozmoszt természetes és technológiai folyamatok élethű modellezésére és követésére alkalmazzák.
Mi, a laboratóriumi átfolyásos talaj-mikrokozmoszt a fémszulfid szennyezettség esővíz hatására történő komplex kémiai és biológiai kioldásának modellezésére és követésére alkalmaztuk, de akár a kioldáson alapuló technológia alapját is szolgálhatja, ezért elengedhetetlen a talajremediáció tervezésének előkészítéséhez.

Limits of the method

Hosszútávú folyamatok modellezésekor felmerül a folyamatok felgyorsításának igénye. A mállási és kioldási talajfolyamatok mesterséges gyorsítása csak megalkuvásokkal oldható meg: pl.az éves esőmennyiség 1-2 hónap alatti alkalmazása a valóságtól eltérő arányú változásokat idézhet elő a vizsgált talajban/hulladékban.

Detailed Protocol

Mikrokozmosz típusa: laboratóriumi átfolyásos talajmikrokozmosz
Alkalmazhatósága: fémkioldás, toxikus fémmel szennyezett talajban végbemenő feltáródás, valamint a kémiai formától és kölcsönhatásoktól függő mobilizálódás és immobilizálódás vizsgálata.
Végpontok: csurgalék mennyisége, pH-ja, fémtartalma, meghatározott időközönként; talaj és meddőanyag kénsavbaktérium számának meghatározása a kísérlet elején és végén; ökotoxikológiai tesztek végpontjai a talaj és meddőanyag tesztelésénél a kísérlet elején és végén és a csurgalékminták tesztelésénél; az eredmények időbeni változásának értékelése.
Szükséges eszközök: pH mérő, mérőhenger, szűrőpapír, Falcon cső, kénsavbaktérium szám meghatározáshoz szükséges eszközök, ökotoxikológiai teszthez szükséges eszközök.
Időtartam: rövid vagy hosszú távú kísérlet a vizsgálat célja szerint.
Anyagok és módszerek: felfele bővülő szájú 6 literes műanyag, töltött oszlopreaktor; tartályok talpán körkörösen a talp külső szegélye mentén több 6 mm átmérőjű lyuk, hogy a reaktorban keletkezett csurgalékvíz kifolyhasson,
reaktor fenekén 5 cm vastag kavicságy, melyen a csurgalékvíz átfolyhat, a 4 db reaktorból 2 db meddőkőzet réteget tartalmazó reaktor ( M1, M2) és 2 darab talajrétegre helyezett meddőréteget tartalmazó reaktor (T1,T2)
A T1, T2 reaktorokban a kavicságyon 1 kg talaj található poliamid hálóban, hogy a talaj kitöltse a reaktor fala és a háló közötti rést. A talajréteg vastagsága 6-8 cm. A talajréteget 4,5 kg aprított meddőkőzet borítja.A csurgalékvíz a reaktor fenekén található műanyagtálban gyűjthető.
A kísérlet menete: a talajmikrokozmosz felületét a modellezett éves átlag esőmennyiségnek megfelelő térfogatú csapvízzel öntözzük. A rendszerből kikerülő csurgalék mennyiségét és pH-ját mérjük, a csurgalékmintát kémiai, illetve, igény szerint biológiai és ökotoxikológiai vizsgálatnak vetjük alá. A talaj vizsgálata integrált fizikai-kémiai-biológiai-ökotoxikológiai módszerrel a kísérlet elején és végén.

Costs
4-low
Time requirement
4-low
Workload requirement
3-medium
Equipment, apparata requirement
4-low
Qualified labour
4-low
Environmental risk and workplace risks
4-low
Environmental reality
3-average
Adequate accuracy
3-average
Reproducibility
0-non relevant
Cost efficiency
0-non relevant
Feasibility
4-good
Availability
0-non relevant
Well known
4-good
Strengths

1. a mikrokozmosz kísérletek tetszés szerinti összeállításúak lehetnek, attól függően, hogy milyen kérdésre szeretnénk választ kapni
2. több egymással összefüggő vizsgálat végezhető párhuzamosan
3. a fizikai-kémiai, biológiai és ökotoxikológiai mérési módszeregyüttessel kapott eredmények többváltozós statisztikai módszerekkel értékelhetők
3. komplex képet nyerhetünk a vizsgált talajról, hulladékról
4. a szennyezőanyag, szennyezett talaj vagy hulladék kioldódásból adódó kockázata direkt módon jellemezhető.
5. a kockázat jellemzése mellett a kockázat csökkentésére irányuló beavatkozás is modellezhető, tesztelhető

Weaknesses

A mikrokozmoszoknak egyéni evolúciójuk van, ezért az eredmények bizonytalanságot hordozhatnak magukban. A csurgalék kémiai analízise olyan elengedhetetlenül kapcsolódó feladat, melynek költségei vannak.

Possibilities

Nagy környezeti realitású választ kaphatunk a szennyezett talaj és a hulladék rövid- és hosszútávú viselkedéséről, a szennyezőanyag kioldódásáról. Technológiai kísérleteket is végezhetünk benne: pl. stabilizálószerek hatása, mikrobiológiai tevékenység gátlása, stb.
A kioldódási eredményeket felhasználhatjuk terjedési modellek paraméterezésére, a szennyezett talaj, hulladék kockázatának felmérésére és jellemzésére.

Important findings, points of interest, remarks

A mini és közepes méretű lizimétereket elsősorban szennyezőanyagok komplex kioldódásának vizsgálatára használják, de alkalmasak a beavatkozás (stabilizáció, szűrés, reaktív zónák hatása, stb.) vizsgálatára is. Elsősorban fémmel szennyezett talajokra alkalmaztuk, de a tápanyag és szervesanyag kioldódást is lehet vizsgálni velük.

Publications

Gruiz, K.; Vaszita, E. and Szabó, J.: Modelling of bioleaching in microcosms – In: Book of Abstracts of the International Symposium on Environmental Biotechnology ISEB ESEB JSEB 2006, 9–14 July, UFZ Centre for Environmental Research Leipzig-Halle, Leipzig, Germany, p. 142, 2006

Location of the application, country
Magyarország
Location of the application, town and/or region
Budapest
Application areas
Contaminant characterisationin in environmental element/phase/sample
Characterisation of water ecosystem
Characterisation of the interaction between soil and pollutant
Characterisation of the effect of technological interventions
Environmental element the method was applied to
Preliminary assessment of contaminated environment
Environmental scenario the method was applied to
Terrestial habitat: polluted soil
Human usage: surface water - recreation
Environmental element/phase the method was applied to
Unsaturated (whole) soil
Leachate
Contaminant the method was applied to
Metals, semi-metals and their compounds
Lessons learned

Hosszútávú kísérletek is folytatahatóak, 4 évig követtük a fémek kioldódását, különféle csapadék-körülményeket modellezve.
A kioldási mikrokozmosz eredményeket felhasználtuk egy nagyobb szennyezett terület GIS-alapú terjedési modelljének elkészítéséhez. A modell validálásakor a mikrokozmosz alapján kapott paraméter-sávok helyesnek bizonyultak.

Datasheet id (original)
30
Creator
Vaszita Emese
Status
Verified
Adatlap típusaPhysico-chemical assessment methods
Létrehozás
Módosítás