Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
- Fémek, félfémek és vegyületeik
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).
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.
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.
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.
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
A mikrokozmoszoknak egyéni evolúciójuk van, ezért az eredmények bizonytalanságot hordozhatnak magukban. A csurgalék kémiai analízise olyan elengedhetetlenül kapcsolódó feladat, melynek költségei vannak.
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.
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.
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
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.