Talajoszlop átlevegőztetéssel talajlégzés mérésére

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 nameTalajoszlop átlevegőztetéssel talajlégzés mérésére
Method name
Testing soil respiration in soil-filled column-reactor with aeration
Stage of development
after application
Name and number of the project
BIO-00066/2000 és LOKKOCK GVOP-3.1.1-2004-05 257/3.0
Method type
laboratory test: respiration test: flowthrough aerated reactor
Other type
mikrokozmosz
Biodegradation tests
CO2 production
Endpoint of the test
Other
Other endpoint
CO2 [tf%]
Number of used species
multi species test
Test organisms
Soil microflora
Exposition scenario
Characterisation of air
Duration of the test
short term = acute
Reproducibility (%)
80.00
Deviation (%)
20.00
Selectivity
non-selective
Contaminant group|Typical contaminant
  • Petroleum derivatives (TPH)
  • diesel oil
Lower limit
0.00 mg/kg
Upper limit
50 000.00 mg/kg
Reproducibility (%)
60.00
Deviation (%)
20.00
Selectivity
non-selective
Contaminant group|Typical contaminant
  • Petroleum derivatives (TPH)
  • residual fuel = mazout= black oil
Lower limit
1 000.00 mg/kg
Upper limit
70 000.00 mg/kg
Reproducibility (%)
80.00
Deviation (%)
20.00
Selectivity
non-selective
Contaminant group|Typical contaminant
  • Semivolatile (nonhalogenated) organic compounds
Lower limit
500.00 mg/kg
Upper limit
50 000.00 mg/kg
Instrument/equipment needed to perform the measurement
vákuumszivattyú, rotaméterek, gázmosópalackok, üvegreaktorok, büretták
Other necessary equipment/tools
általános laboratóriumi eszközök (mérleg, pipetta)
Reagents/materials for the test
NaOH, HCl, sav-bázis indikátorok: metilvörös, fenolftalein
How many samples are needed
500 g talaj reaktoronként
How many tests can be performed simultaneously with one equipment
4-8
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 for testing
microbiological laboratory
Purchase price of the equipment
40 - 200 Euro
Labour cost/measurement
8 - 20 Euro
Total cost/measurement
20 - 40 Euro
Brief concise description explaining the innovation

Az átlevegőztetett talajoszlop a talaj mikrobiológiai állapotáról és szennyezőanyaggal szembeni viselkedéséről ad felvilágosítást a talaj légzésén keresztül. Jellemezhető benne a szennyezőanyagok talajban való viselkedése, a természetes szennyezőanyag csökkenés, a biodegradációs folyamatok és a degradációt befolyásoló paraméterek, feltáródási folyamatok. Minden szennyezőanyaggal szennyezett talaj esetén használható, mely befolyásolja a talajlégzést, pl. toxicitásával gátolja, vagy biodegradálhatóságával növeli azt. Szimulációs mikrokozmosz.

Typical (recommended) application of the method

Az aerob légzést mérő tesztrendszer segítségével, az alkalmazástól függően választ kaphatunk arra, hogy szennyezett-e a talaj, toxikusan hat-e a szennyezőanyag, vagyis gátolt-e a mikróbák működése (légzése) vagy sem, adaptálódott-e a mikroflóra és aktívan működik-e, adaptálható-e, aktiválható-e az aerob mikroflóra és milyen beavatkozással. A rendszer tehát alkalmas, mind a talaj biológiai állapotának felmérésére, az aerob biodegradáció folyamatának jellemzésére és követésére, a talaj alkalmazkodóképességének vizsgálatára és technológiai beavatkozások szimulálására.

Limits of the method

Laboratóriumban kivitelezhető teszt.
A módszer elsősorban a talajban végbemenő folyamatok időbeni követésére szolgál. Fő korlátja a kis térfogat, melyhez képest az oszlopban viszonylag nagy felület tartozik, ez rontja a környezeti realitást. Mint minden ökoszisztémának a mikrokozmosznak is saját evolúciója van, melynek eredményeképpen előfordulhatnak reprodukálhatatlan esetek (egyedi mutációs-szelekciós folyamatok működése miatt).

Is there any Protocol
yes
Detailed Protocol

A talajlégzést vizsgáló tesztrendszerben központi szerepe van egy folyamatosan levegőztethető 1100 ml hasznos térfogatú üvegreaktornak. Az üvegreaktor aljára kavicsréteget, erre pedig vászonlapot teszünk a levegőztető eldugulásának elkerülésére. A reaktor tetejéhez gumidugó, üvegcső és gumicső segítségével csatlakoztatjuk a vízsugárszivattyút, melynek segítségével levegőt áramoltatunk át a rendszeren. A talajjal töltött reaktoron való áthaladás előtt kétszeres, lúgban történő elnyeletéssel, eltávolítjuk a levegő CO2 tartalmát. Így titrálás során már csak azt a CO2 -t mérjük, amely a mikroorganizmusok életműködéséből származik, tehát a szennyezőanyag-bontást jellemzi.
A mérés során az oszlopreaktorokba 500-500 g-ot töltünk a vizsgálandó talajokból. A kísérleti paraméterektől függő időtartamú és intenzitású levegőztetés után mérjük a CO2 termelődés felfutását és állandósult állapotát megfelelő gyakorisággal végzett CO2 meghatározással. A termelt CO2 mennyiségi meghatározása közvetlen CO2 érzékelővel történő méréssel vagy hagyományos gázanalitikai módszerrel, sav-bázis titrálással történik. A CO2 elnyeletését 150 cm3-es gázmosópalackban, 100 cm3 1 mólos NaOH oldatban végezzük. Az elnyeletés után a lúgoldatból 10 cm3 térfogatú mintákat titrálunk fenolftalein, majd metilvörös indikátor jelenlétében.
A termelődött CO2 mennyiségét ábrázolva az idő függvényében egy görbét kaptunk, melynek meredeksége jellemző a szennyezőanyag biodegradálhatóságára, a vizsgált talaj biológiai aktivitására. A görbe felíveléséig eltelt idő az adaptáció és aktiválódás időigényét mutatja, vagyis a talaj szennyezőanyaghoz alkalmazkodásának sebességét.

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

A rendszer segítségével komplex ökológiai rendszerben (talaj-mikrokozmoszban) jellemezhető a szennyezőanyagok viselkedése, biodegradációja, toxikus hatása. A módszer környezeti realitása jó.
Műszer- és költségigénye kicsi, bármilyen laboratóriumban megvalósítható. Minden toxikus és biodegradálható anyagra alkalmazható: mind a szennyezett talaj, mind talajba kevert szennyezőanyag talajban viselkedésének, vagy hatásának mérésére.

Weaknesses

A CO2 átlagosnál nagyobb értéke utalhat nagy talajmikroflóra aktivitásra, intenzív mineralizációra, de utalhat nagymértékű szennyezettségre is. A CO2 termelés csökkent volta jelentheti azt, hogy megtisztult a talaj, de azt is, hogy a szennyezőanyag gátolja a mikróbaműködést. Ennek eldöntésére mind biológiai (sejtszám, toxicitás), mind kémiai kiegészítő vizsgálatokat alkalmazhatunk. A talaj karbonátos kőzeteiből felszabaduló széndioxid zavar, ezért a pH-t mérni, illetve kontrollálni kell.

Possibilities

A módszer továbbfejleszthető CO2-mérő műszerek rendszerbe történő iktatásával, melyekkel a talajoszlopon áthaladt levegő CO2-tartalma közvetlenül és folyamatosan mérhető.
Így nincs szükség a termelt CO2 mennyiség munka- és időigényes sav-bázis titrálással történő meghatározására.

Threats

A módszernek nincsenek jelentős veszélyei.

Important findings, points of interest, remarks

Az átlevegőztetett talaj-mikrokozmoszban, komplex ökológiai rendszerben kontrollált körülmények között jellemezhető a szennyezett területről származó valódi talaj biológiai állapota, a szennyezőanyagok környezetben való viselkedése, például a feltáródási folyamatok, a természetes szennyezőanyag csökkenés, a biodegradációs folyamatok és a degradációt befolyásoló paraméterek és adalékok hatása.

Webpage references and DEMO reports
Publications

1. Gruiz, K., Horváth, B. és Molnár, M. (2001) Környezettoxikológia, Vegyi anyagok hatása az ökoszisztémára, Műegyetemi Kiadó, Budapest
2. Molnár, M., Leitgib, L., Gruiz, K., Fenyvesi, É., Szejtli, J. and Fava, F.: Enhanced biodegradation of transformer oil in soils with cyclodextrin – from the laboratory to the field, Biodegradation, 16, 159–168

Location of the application, country
Magyarország
Location of the application, town and/or region
Budapest
Year of application
2002
Application area
Contaminant characterisationin in environmental element/phase/sample
General characterisation of soil
Characterisation of the interaction between soil and pollutant
Environmental problem the method was applied to (old)
Polluted sites assessment: Screening
Polluted sites assessment: Detailed assessment method
Environmental scenario the method was applied to
Terrestial habitat: polluted soil
Environmental element/phase the method was applied to
unsaturated soil (direct contact)
Lessons learned

A dinamikus talajlégzés mérésére szolgáló rendszert jól alkalmaztuk a talaj mikroflóra aktivitásának jellemzésére szénhidrogénnel szennyezett terület felmérése során. Az eredményekből a talajmikroflóra adaptálodottságára következtettünk, arra, hogy biodegradáción alapuló remediációt választhatunk-e a talaj kezelésére.

Location of the application, country
Magyarország
Location of the application, town and/or region
Budapest
Year of application
2007
Application area
Contaminant characterisationin in environmental element/phase/sample
Characterisation of the interaction between soil and pollutant
Environmental problem the method was applied to (old)
Other
Other environmental problem
Biodegradáció vizsgálata talajban
Environmental scenario the method was applied to
Terrestial habitat: polluted soil
Environmental element/phase the method was applied to
unsaturated soil (direct contact)
Lessons learned

Hozzáférhetőség-növelő adalék hatására megnövekedett biodegradáció követésére alkalmasnak mutatkozott az átlevegőztetett talajoszlop rendszer. Az adalék koncentrációjának növelésével nőtt a régi, nehezen hozzáférhető szennyezőanyag biodegradációja.

Location of the application, country
Magyarország
Location of the application, town and/or region
Budapest
Year of application
2000
Application area
Contaminant characterisationin in environmental element/phase/sample
Environmental problem the method was applied to (old)
Other
Other environmental problem
vegyi anyag biodegradálhatósága talajban
Lessons learned

Vegyi anyagok, hulladékok jellemzéséhez, környezetben való viselkedésének és általános kockázatának egyik fontos jellemzője (a vízben való biodegradálhatóság mellett) biodegradálhatósága talajban. A biodegradációra utaló talajlégzés mellett a szennyezőanyag koncentráció mérésével egyértelmű választ kapunk az anyag biodegradálhatóságára. Különféle talajtípusok vagy akár standard talaj is alkalmazható. Toxikus melléktermékek keletkezését is tesztelhetjük aerob rendszerben.

Datasheet id (original)
40
Creator
Gruiz Katalin
Status
Verified
Adatlap típusaBiological, ecotoxicological assessment and monitoring methods
Létrehozás
Módosítás