Talajoszlop átlevegőztetéssel talajlégzés mérésére

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport

Szervezet/Adatszolgáltató neveBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
Kapcsolattartó személy neve
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória
Módszer neveTalajoszlop átlevegőztetéssel talajlégzés mérésére
Módszer angol neve
Testing soil respiration in soil-filled column-reactor with aeration
A fejlesztés fázisa
alkalmazott
Fejlesztési projekt neve, száma
BIO-00066/2000 és LOKKOCK GVOP-3.1.1-2004-05 257/3.0
A módszer típusa
Laboratóriumi teszt: Légzési teszt: átlevegőztetett rendszer
Egyéb típus
mikrokozmosz
Biodegradációs teszteknél
CO2 termelés
Teszt végpontja
Egyéb
Egyéb végpont
CO2 [tf%]
Alkalmazott fajok száma
Több fajt alkalmazó teszt
Tesztorganizmus
Talajmikroflóra
Expozíciós szcenárió
Levegő jellemzése
Teszt időtartama
Rövid idejű = akut
Reprodukálhatóság (%)
80.00
Szórás (%)
20.00
Szelektivitás
Nem szelektív
Szennyezőanyagcsoport|Konkrét szennyezőanyag
  • Kőolajszármazékok (TPH)
  • dízelolaj
Alsó határ
0.00 mg/kg
Felső határ
50 000.00 mg/kg
Reprodukálhatóság (%)
60.00
Szórás (%)
20.00
Szelektivitás
Nem szelektív
Szennyezőanyagcsoport|Konkrét szennyezőanyag
  • Kőolajszármazékok (TPH)
  • pakura
Alsó határ
1 000.00 mg/kg
Felső határ
70 000.00 mg/kg
Reprodukálhatóság (%)
80.00
Szórás (%)
20.00
Szelektivitás
Nem szelektív
Szennyezőanyagcsoport|Konkrét szennyezőanyag
  • Közepesen illékony (nem halogénezett) szerves vegyületek
Alsó határ
500.00 mg/kg
Felső határ
50 000.00 mg/kg
A kivitelezéshez szükséges eszköz/műszer
vákuumszivattyú, rotaméterek, gázmosópalackok, üvegreaktorok, büretták
Egyéb szükséges berendezés/segédeszköz
általános laboratóriumi eszközök (mérleg, pipetta)
Milyen reagensek/segédanyagok szükségesek a kivitelezéshez
NaOH, HCl, sav-bázis indikátorok: metilvörös, fenolftalein
Mennyi mintát igényel
500 g talaj reaktoronként
Hány alkalmazásra képes egy ember, egy munkanap alatt, egy készülékkel
4-8
Milyen szintű az adatfeldolgozás
Az adatok bevitele személyi számítógépbe, kiértékelés excel vagy más szoftver segítségével
Legalább milyen szakképzettség szükséges a kivitelezéshez
Középfokú (vegyésztechnikus, vegyipari szakmunkás, laboratóriumi asszisztens)
Milyen laboratórium szükséges a kivitelezéshez
Mikrobiológiai laboratórium
A berendezés beszerzési ára
10.000 - 50.000 HUF
Munkaerőköltség/mérés
2 000 - 5 000 HUF
Összes költség/mérés
5 000 - 10 000 HUF
Rövid lényegretörő leírás, az újdonság magyarázatával

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.

A módszer tipikus (javasolt) alkalmazásai

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.

A módszer korlátai

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).

Van-e protokoll
igen
Részletes protokoll

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.

Költség
4-kicsi
Időigény
3-közepes
Munkaigény
3-közepes
Felszerelés, műszerigény
4-kicsi
Szakember-igény
4-kicsi
Környezeti és munkahelyi kockázatok
5-nagyon kicsi
Környezeti realitás
4-jó
Igényeknek megfelelő pontosság
4-jó
Reprodukálhatóság
4-jó
Költséghatékonyság
5-kiváló
Alkalmazhatóság
4-jó
Elérhetőség
4-jó
Ismertség
3-közepes
Erősségek

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.

Gyengeségek

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.

Lehetőségek

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.

Veszélyek

A módszernek nincsenek jelentős veszélyei.

Lényeges szempontok, érdekességek, saját megjegyzések

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.

Honlap referenciák és DEMO beszámolók
Publikációk

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

Alkalmazás helye, ország
Magyarország
Alkalmazás helye, város
Budapest
Alkalmazás éve
2002
Alkalmazási terület
Szennyezőanyag jellemzése környezeti elemben/ fázisban/ mintában
Talaj általános jellemzése
Talaj és a szennyezőanyag kölcsönhatásának jellemzése
Környezeti probléma, amelyre a módszert alkalmazták (régi)
Szennyezett terület felmérése: Szűrővizsgálat
Szennyezett terület felmérése: Részletes felmérési módszer
Környezeti szcenárió, amelyre a módszert alkalmazták
Szárazföldi élőhely: szennyezett talaj
A környezeti elem/fázis, amelyre a módszert alkalmazták
Telítetlen talaj (direkt kontakt/teljes talaj)
Az alkalmazás tanulságai

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.

Alkalmazás helye, ország
Magyarország
Alkalmazás helye, város
Budapest
Alkalmazás éve
2007
Alkalmazási terület
Szennyezőanyag jellemzése környezeti elemben/ fázisban/ mintában
Talaj és a szennyezőanyag kölcsönhatásának jellemzése
Környezeti probléma, amelyre a módszert alkalmazták (régi)
Egyéb
Egyéb környezeti probléma
Biodegradáció vizsgálata talajban
Környezeti szcenárió, amelyre a módszert alkalmazták
Szárazföldi élőhely: szennyezett talaj
A környezeti elem/fázis, amelyre a módszert alkalmazták
Telítetlen talaj (direkt kontakt/teljes talaj)
Az alkalmazás tanulságai

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

Alkalmazás helye, ország
Magyarország
Alkalmazás helye, város
Budapest
Alkalmazás éve
2000
Alkalmazási terület
Szennyezőanyag jellemzése környezeti elemben/ fázisban/ mintában
Környezeti probléma, amelyre a módszert alkalmazták (régi)
Egyéb
Egyéb környezeti probléma
vegyi anyag biodegradálhatósága talajban
Az alkalmazás tanulságai

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.

Adatlap azonosító (eredeti)
40
Bevivő
Gruiz Katalin
Státusz
Publikált
Adatlap típusaBiológiai, ökotoxikológiai felmérési és monitoring módszerek
Létrehozás
Módosítás