Kadmiummal szennyezett talaj remediációja fitoextrakció és bioszén együttes alkalmazásával

Adatszolgáltató

Szervezet/Adatszolgáltató neve 
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
Kapcsolattartó személy neve 
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória

Elérhetőség

Telefon/fax 
+36-1-4632347
Technológia fő adatlapja
Technológia neve 
Kadmiummal szennyezett talaj remediációja fitoextrakció és bioszén együttes alkalmazásával
Technológia angol neve 
Combining phytoextraction and biochar addition improves soil biochemical properties in a soil contaminated with cadmium
Kifejlesztés országa 
Kína
A fejlesztés fázisa  
közvetlenül demonstráció előtt

A fejlesztés finanszírozása

Fejlesztés kezdete 
2013
Fejlesztés befejezése 
2013
Nemzeti program neve 
National Natural Science Foundation of China
Alkalmazási kör
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
összes kadmium tartalom a szennyezett talajban

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
6.1
Technológiára vonatkozó információ
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható 
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia típusa 
Kombinált
Technológia alapja 
Fizikai
Biológiai
A technológia általános ismertetése 

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.

A technológia újdonsága 

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.

Technológia besorolása
Remediációs technológia fajtája 
  • több technológia komplex alkalmazása
Remediációs technológia a szennyezőanyag szempontjából 
Immobilizáció
Remediációs technológia a kivitelezés szerint 
in situ
Technológia-monitoring
Technológiai paraméterek 
Biológiai aktivitás
Biológiai indikátorok
Szennyezőanyag mennyisége
pH
Növény kémiai összetétel
Egyéb technológiai paraméter 

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

Környezetmonitoring helye 
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia költségei
Beruházási költség 
100.000 - 200.000 HUF
Fajlagos müködtetési költség 
2 000 - 5 000 HUF
Fajlagos energia költség 
5 000 - 10 000 HUF
Fajlagos anyagköltség 
0 - 500 HUF
Fajlagos munkaerőköltség 
5 000 - 10 000 HUF
Fajlagos összköltség 
20 000 - 50 000 HUF
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések 

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 (értékelés osztályzattal)
Költség 
5-nagyon kicsi
Időigény 
3-közepes
Helyigény 
3-közepes
Munkaigény 
4-kicsi
Felszerelés, műszerigény 
5-nagyon kicsi
Szakember-igény 
4-kicsi
Környezeti és munkahelyi kockázatok 
4-kicsi
Célérték teljesítésének képessége 
3-közepes
Környezethatékonyság 
3-közepes
Költséghatékonyság 
4-jó
Hasznosítható melléktermék keletkezése 
igen
Ártalmatlanítást igénylő melléktermék keletkezése 
igen
Automatizálhatóság / távvezérelhetőség 
nem
Alkalmazhatóság 
4-jó
Elérhetőség 
5-kiváló
Ismertség 
2-gyenge
SWOT (szöveges értékelés)
Erősségek 

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.

Gyengeségek 

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

Lehetőségek 

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

Veszélyek 

Nem megfelelő összetételű bioszén még jobban elszennyezheti a kezelt talajt.

Konkrét megvalósult alkalmazások
A terület neve 
South China Botanical Garden
Alkalmazás helye, ország 
Kína
Alkalmazás helye, város 
Guangzhou
Alkalmazás kezdő időpontja 
2013
Alkalmazás befejező időpontja 
2013
Alkalmazás fázisa 
Demonstráció

A kezelt terület mérete

Mélység (m) 
0.2
Egyéb területhasználat 
hulladéklerakó melletti talaj
A szennyezettség eredete 
hulladéklerakás és egyéb antropogén hatások
Összefoglaló az alkalmazásról 

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

Szennyezőanyag 
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
összes kadmium tartalom a szennyezett talajban

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
6.1
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
CaCl-dal kivonható mobilis kadmium tartalom változása Eucaliptus bioszénnel (3%), Amaranth növénnyel beültetett talajon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
0.24
Maximális végérték 
0.09
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
DTPA-val kivonható mobilis kadmium tartalom változása, baromfi bioszénnel kezelt, Amaranth növénnyel beültetett talajon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
1.90
Maximális végérték 
1.20
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
DTPA-val kivonható mobilis kadmium tartalom változása Eucaliptus bioszénnel (3%), Amaranth növénnyel beültetett talajon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
1.90
Maximális végérték 
1.80
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
CaCl-dal kivonható mobilis kadmium tartalom változása baromfi bioszénnel kezelt, Amaranth növénnyel beültetett talajon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
0.24
Maximális végérték 
0.01
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
CaCl-dal kivonható kadmium tartalom változása baromfi-eukaliptusz (1.5-1.5%) bioszenes, Amaranth-tal beültetett talajon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
0.24
Maximális végérték 
0.02
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
DTPA-val kivonható kadmium tartalom változása baromfi-eukaliptusz (1.5-1.5%) bioszenes, Amaranth-tal beültetett talajon

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Maximális kezdeti érték 
1.90
Maximális végérték 
1.40
Publikáció, referencia
Publikációk 

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

Referenciák 

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

Adatlap tulajdonságai
Adatlap azonosító (eredeti) 
1721
Bevivő 
Cifka Fanni
Státusz 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-03-26
Módosítás 
2018-06-22