Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Tanszék, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék, Környezeti Mikrobiológia és Biotechnológia Kutatócsoport
- Kőolajszármazékok (TPH)
- dízelolaj
- Kőolajszármazékok (TPH)
- pakura
- Klórfenolok
- 4-monoklórfenol
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, a feltáródási folyamatok. Minden szennyezőanyaggal szennyezett talaj esetén használható, mely befolyásolja a talajlégzést, pl. toxicitásával gátolja, vagy biodegradálhatóságával növeli azt. Szimulációs mikrokozmosz.
A 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 a mikroflóra és milyen beavatkozással. A rendszer tehát alkalmas, mind a talaj biológiai állapotának felmérésére, a biodegradáció folyamatának jellemzésére és követésére, a talaj alkalmazkodóképességének vizsgálatára és technológiai beavatkozások szimulálására.
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).
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.
A rendszer segítségével komplex ökológiai rendszerben (talaj-mikrokozmoszban) jellemezhető a szennyezőanyagok viselkedése, környezeti realitása jó.
A módszer 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.
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 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.
A módszernek nincsenek jelentős veszélyei.
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.
1. Gruiz, K., Horváth, B. és Molnár, M. (2001) Környezettoxikológia, Vegyi anyagok hatása az ökoszisztémára, Műegyetemi Kiadó, Budapest
2. Molnár, M., Gruiz, K. and Halász, M. (2007) Integrated methodology including toxicity test-battery to evaluate the bioremediation potential of creosote-contaminated soils, Periodica Polytechnica Chem. Eng., 51(1), 23–32.
3.Leitgib, L; Gruiz, K; Fenyvesi, É.; Balogh, G.; Murányi, A. (2008) Development of “Cyclodextrin-enhanced combined remediation technology” In: Science of the Total Environment, 392, 12–21.
A dinamikus talajlégzés mérésére szolgáló rendszert dízelolajjal és motorolajjal szennyezett terület részletes, technológia-választást támogató felmérésére és bioremediációs technológia megalapozására alkalmaztuk laboratóriumi modellkísérletekben.
A terület részletes felmérése során az eredmények mutatták a szennyezőanyag biodegradálhatóságát, és a talajmikroflóra bontóképességét. A technológiai kísérletek eredményeiből arra következtettünk, hogy a szennyezett területen a természetes folyamatok intenzifikálhatók, a mikroflóra aktivitása levegőztetéssel növelhető.
Régi, kőszénkátrányolajjal heterogénen szennyezett terület technológiaválasztást támogató, részletes felmérése során alkalmaztuk a rendszert.
Különböző mértékben szennyezett talajokat vizsgáltunk a bioventillációs modellkísérletek során a talajlégzés mérésére szolgáló oszlopreaktoros rendszerben.
A CO2-termelés eredményei az átlevegőztetett rendszerben azt mutatták, hogy a kis szennyezettségű talaj már átesett egy hatékony spontán biodegradáción,és mi már a bontás után visszamaradt, nehezen bontható maradékkal birkóztunk. A nagy koncentrációban szennyezett talaj viszont friss szennyezettségűnek és még alig adaptálódottnak tűnt, ugyanakkor levegőztetéssel a mikroflóra aktiválható volt. Ezek az eredményeket alátámasztották az egyéb mikrobiológiai vizsgálatok és a kémiai analízis eredményei is.
