Bányászati terület toxikus fémekkel és arzénnel szennyezett talajának kezelése olivamaradék komposzttal és bioszénnel

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 
Bányászati terület toxikus fémekkel és arzénnel szennyezett talajának kezelése olivamaradék komposzttal és bioszénnel
Technológia angol neve 
Assessing the influence of compost and biochar amendments on the mobility and toxicity of metals and arsenic in a natura
Kifejlesztés országa 
Egyesült Királyság
A fejlesztés fázisa  
demonstráció alatt

A fejlesztés finanszírozása

Fejlesztés kezdete 
2010
Fejlesztés befejezése 
2013
Alkalmazási kör
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • arzén
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis elemtartalom változása a talajban a bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
1.16
Jellemző végérték 
14
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis fémtartalom változása a talajban a bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
0.02
Jellemző végérték 
0.01
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • réz
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis fémtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
0.29
Jellemző végérték 
0.14
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis fémtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
0.24
Jellemző végérték 
1.26
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • cink
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis fémtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
4.31
Jellemző végérték 
0.29
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • arzén
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
200
Jellemző végérték 
400
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
125
Jellemző végérték 
2
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • réz
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
1180
Jellemző végérték 
10
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
98
Jellemző végérték 
4
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazható|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • cink
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
7500
Jellemző végérték 
100
Technológiára vonatkozó információ
Környezeti elem/fázis, amelyre a módszer alkalmazható 
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Technológia típusa 
Egyszerű
Technológia alapja 
Kémiai
Biológiai
A technológia általános ismertetése 

A bányászati területetek talaja igen szennyezett lehet toxikus fémekkel, melyek kezelése és eltávolítása feltétlenül szükséges. Erre alkalmasnak bizonyulnak, különféle adalékanyagok, például bioszén, (biochar) melyet biomassza pirolízisével korlátozott oxigénmennyiséggel állítják elő, illetve valamilyen komposzt, jelen esetben alperujo komposzt (azaz oliva maradék) együttes alkalmazása. Az adalékok hatására a talajban lévő fémek koncentrációja jelentős mértékben csökken, mindemellett a pórusvízben lévő As koncentrációja a pH növekedés kíséretében megnő. Az arzén (As III és V) szervetlen formában volt jelen a pórusvízben. Ezzel ellentétben a Cd, Cu, Pb, Zn koncentrációja nagymértékben lecsökkent a pórusvízben, különösképpen a Cu és a Cd esetén. A kezelés különbözőképpen hatott a fémek vízoldhatóságára. Például a komposzt bioszénnel és önmagában is nagymértékben növelte a vízoldható tartalmat az As, Cd, Cu, és Pb esetén. A technológia alkalmazása során a talaj termékenysége jelentős mértékben javul (angolpernyén tesztelve).

A technológia újdonsága 

A technológiában újdonságot jelent az, hogy az utóbbi években egyre inkább elterjedtebbé vált biomassza alapú bioszén alkalmazása mellett egy adalékanyag, az alperujo komposzt együttes alkalmazása a bioszénnel.

Technológia besorolása
Remediációs technológia fajtája 
  • fizikai-kémiai
  • kémiai stabilizálás
Remediációs technológia a szennyezőanyag szempontjából 
Immobilizáció
Remediációs technológia a kivitelezés szerint 
in situ
Technológia-monitoring
Technológiai paraméterek 
Biológiai indikátorok
Szennyezőanyag mennyisége
pH
Szervesanyag-tartalom
Növénynövekedés
Környezetmonitoring helye 
Telített talaj
Telítetlen (teljes) talaj
Pórusvíz
Technológia költségei
Beruházási költség 
5.000.000 - 10.000.000 HUF
Fajlagos energia költség 
5 000 - 10 000 HUF
Fajlagos anyagköltség 
50 000 - 100 000 HUF
Fajlagos munkaerőköltség 
50 000 - 100 000 HUF
Költségszámítással kapcsolatos megjegyzések 

Mivel a technológiát még csak kísérletekben vizsgálták, nem alkalmazták nagyobb területre, ezen költségek, csak becsült értékek. A becslést 350 $/t-val azaz, 100.000 Ft/t-val végeztem, egy tanulmány alapján (http://scholarworks.umass.edu/cppa_capstones/12). Így egy hektárra vonatkoztatva, körülbelül 700 $, azaz 200.000 Ft a szükséges bioszén, illetve ez az összeg még kiegészül a különféle módszerek energiaköltségeivel, munkaköltséggel, tehát kb. 300.000 Ft-ba kerül.

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

Mivel a bioszén és az alperujo komposzt is szerves hulladékból készült, így tekinthető zöld technológiának. Alacsony költségigényű, alkalmazása könnyű. Serkenti a növénynövekedést a kontrollhoz képest, nem toxikus. A pórusvízben csökkenti bizonyos fémek (Cd, Cu, Pb, Zn) koncentrációját. Talaj termékenységét növeli.

Gyengeségek 

A kezelések hatására a pórusvíz As koncentrációja növekedett a kezeletlenhez képest. Ez a talajban található vízkészletekre esetleges kockázatot jelenthet.

Lehetőségek 

Különféle technológiák kiegészítésével a mobilizált elem (As) koncentrációja valószínűleg kezelhető (csökkenthető). Így egy kombinált technológiával csökkenthetők a környezeti kockázati tényezők.

Veszélyek 

A pH növekedésével nő az As koncentrációja a pórusvízben, amely igen veszélyes lehet a kezelt terület környezetére, a vizeket szennyezheti, mely veszélyes lehet az emberre és az élővilágra egyaránt.

Konkrét megvalósult alkalmazások
A terület neve 
La Mina Monica
Alkalmazás helye, ország 
Spanyolország
Alkalmazás helye, város 
Bustarviejo
Alkalmazás fázisa 
Demonstráció
Egyéb területhasználat 
bánya
A szennyezettség eredete 
bányászat
Összefoglaló az alkalmazásról 

A talaj felszínéről, véletlenszerűen 30 kg-nyi mintát gyűjtöttek össze (0-10 cm-éből). Ezeket egy kompozit mintává összekeverték, homogenizálták, majd 24 °C-on 4 napig száradni hagyták, majd leszitálták. Ehhez alperujo (olivahéj hulladék) komposztot (10%-a tehéntrágya), valamint bioszenet adtak, amit gyümölcsnyesedékből állítottak elő 500 °C-on. A bioszén és oliva komposztot 10%-ban (w/w), egyenként 5-5%-ban (w/w) adták hozzá a talajmintához. Ezt összerázták és újra homogenizálták, mielőtt kb. 1,5 kg-os mintákra választották szét, amiket 1-1 edénybe helyeztek, elegyengették, majd víztartó képességének 100%-ára hidratálták és ezután 48 órán át hagyták lecsöpögni 60%-osra, majd ezt a hidratáltsági állapotot tartva 48 óránként mérést végeztek. A kísérlet egy kontrollmintából egy talajn(S)+bioszén(BC), talaj+komposzt(C) és egy talaj+bioszén+komposztból állt. A pórusvízben a Cd, Cu, Pb, Zn akoncentrációja csökkent mindhárom esetben ((S) + (BC), talaj+(C), talaj+BC+C), így pl. a kadmium esetében S <130 μg/l, S + C = <10 μg/l, azonban az As koncentrációja a pH-val együtt növekedett S = <200 μg/l, S + C =>2500 μg/l, illetve a bioszén alkalmazása sem bizonyult hatékonynak S+BC = < 1000 μg/l. Az arzén (As III és V) szervetlen formában volt jelen a pórusvízben. A kezelés különbözőképpen hatott a fémek vízoldhatóságára a talajban. Például a komposzt BC-vel és önmagában is nagymértékben növelte a vízoldható tartalmat az As, Cd, Cu, és Pb esetén, de a bioszén egyedüli alkalmazása nem volt olyan hatékony, mint a BC és a C együttes használata (például kadmium esetére S = 0.02, S+BC=0,01, S+BC+C= 0,06). A talajhoz C-t adva az angol pernye csírázási sikeressége több mint duplájára nőtt( 15,5%-ról 35,6%-ra). A növénytesztek alapján a BC és C együttes alkalmazása 40-57%-al serkentette a növénynövekedést a kontrollhoz képest. A baktériumteszt (Vibrio fischeri) a S+C+BC kombinációjával eredményezte a toxicitás tekintetében a legnagyobb csökkenést.

Szennyezőanyag 
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • arzén
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis elemtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
1.16
Jellemző végérték 
14
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis elemtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
0.02
Jellemző végérték 
0.01
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • réz
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis elemtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
0.29
Jellemző végérték 
0.14
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis elemtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
0.24
Jellemző végérték 
1.16
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • cink
Egyéb szennyezőanyag 
vízoldható mobilis elemtartalom változása a talajban bioszén hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
mg/kg
Jellemző kezdeti érték 
4.31
Jellemző végérték 
0.29
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • arzén
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
200
Jellemző végérték 
400
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • kadmium
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
125
Jellemző végérték 
2
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • ólom
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
98
Jellemző végérték 
4
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • cink
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
7500
Jellemző végérték 
100
Szennyezőanyagcsoport, amire alkalmazták|Konkrét szennyezőanyag 
  • Fémek, félfémek és vegyületeik
  • réz
Egyéb szennyezőanyag 
pórusvízben mért koncentráció változása bioszén kezelés hatására

Csökkentendő környezeti kockázat jellemzése

A környezeti kockázatot jellemző mérőszám 
koncentráció
A környezeti kockázatot jellemző mérőszám mértékegysége 
μg/l
Jellemző kezdeti érték 
1180
Jellemző végérték 
10
Publikáció, referencia
Publikációk 

Beesley, L., Inneh O. S., Norton G. J., Moreno-Jimenez E., Pardo T., Clemente, R., Dawson J. J. C., 2014. Assessing the influence of compost and biochar amendments on the mobility and toxicity of metals and arsenic in a naturally contaminated mine soil. Environmental Pollution 186, 195-202.

Referenciák 

Arienzo, M., Adamo, P., Cozzolino, V., 2004. The potential of Lolium perenne for
revegetation of contaminated soil from a metallurgical site. Sci. Total Environ.
319, 13-25.
Bao, Q., Lin, Q., Tian, G.,Wang, G., Yu, J., Peng, G., 2011. Copper distribution in waterdispersable colloids of swine manure and its transport through quartz
sand. J. Hazard. Mater. 186, 1660-1666.
Clemente, R., Walker, D.J., Pardo, T., Martínez-Fernández, D., Bernal, M.P., 2012. The use of halophytic plant species and organic amendments for the remediation of a trace elements-contaminated soil under semi-arid conditions. J. Hazard. Mater. 223-224, 63-71.

Képek
a. Mintavételi terület b. Kísérleti edények c. Ökotoxikológiai vizsgálat
Adatlap tulajdonságai
Adatlap azonosító (eredeti) 
1742
Bevivő 
Urbanics Anita
Státusz 
Publikált
Adatlap típusa 
Talajremediációs technológia
Létrehozás 
2015-04-09
Módosítás 
2018-06-22