AEROB ÉS ANAEROB ÁTALAKÍTÁS VÍZI ÜLEDÉKRENDSZEREKBEN 1. MÓDSZER

Ez a vizs gá la ti mód szer az OECD TG 308 (2002) mód szer meg fe le lõ je.

1.1. Be ve ze tés

A se kély és mély fel szí ni vi zek be a ve gyi anya gok jut hat nak be pél dá ul a kö vet ke zõ út vo na la kon ke resz tül: köz vet len al kal ma zás, per met szét hor dás, fel szí ni el fo lyás, bel víz el ve ze tés, hul la dék le ra kás, ipa ri, ház tar tá si vagy me zõ gaz da sá gi szenny vi zek és lég kö ri ki üle pe dés. Ez a vizs gá la ti mód szer egy olyan la bo ra tó ri u mi mód szert is mer tet, amellyel szer ves anya gok ae rob és ana e rob át ala ku lá sát vizs gál hat juk vízi üle dék rend sze rek ben. Ez a mód szer meg lé võ irány el ve ken ala -pul (1) (2) (3) (4) (5) (6). Az 1995-ben az olasz or szá gi Bel gi ra te ban meg ren de zett, a ta la jok/üle dé kek ki vá lasz tá sá val kap cso la tos OECD-mun ka ér te kez le ten (7) meg egye zés szü le tett az e vizs gá lat ban al kal ma zan dó üle dé kek szá má ról és tí pu sá ról. A mun ka ér te kez let egy ISO Út mu ta tó (8) alap ján aján lá so kat fo gal ma zott meg az üle dék min ták gyûj té sé rõl, ke ze lé sé rõl és tá ro lá sá ról is. Az ilyen vizs gá la tok ra olyan ve gyi anya gok ese té ben van szük ség, ame lyek köz vet le nül a vi zek be ke rül nek, vagy ame lyek a fen ti út vo na la kon át va ló szí nû leg be ke rül nek a vízi kör nye zet be.

A ter mé sze tes vízi üle dék rend sze rek ben a fel sõ víz fá zis gyak ran ae rob. Az üle dék fel szí ni ré te ge le het ae rob vagy ana e rob is, a mé lyebb üle dék vi szont ál ta lá ban ana e rob. Ez a do ku men tum ae rob és ana e rob vizs gá la to kat is is mer tet an nak ér de ké ben, hogy a fen ti le he tõ sé gek mind egyi két fel ölel je. Az ae rob vizs gá lat egy ae rob üle dék ré teg fe lett el he lyez ke dõ ae rob víz osz lo pot szi mu lál, ahol az ae rob üle dék ré te get alul ról egy ana e rob gra di ens ha tá rol ja. Az ana e rob vizs gá -lat egy tel je sen ana e rob víz-üle dék rend szert szi mu lál. Ha a kö rül mé nyek arra utal nak, hogy je len tõs mér ték ben el kell tér ni az itt meg fo gal ma zott aján lá sok tól, pél dá ul a miatt, hogy ép üle dék ma go kat vagy olyan üle dé ke ket hasz ná lunk, ame lyek eset leg érint ke zés be lép het tek a vizs gá lan dó anyag gal, ak kor a cél ra más mód sze rek is ren del ke zés re áll nak (9).

1.2. Fo ga lom meg ha tá ro zá sok

Min den eset ben SI (Stan dard In ter na ti o nal) egy sé ge ket kell hasz nál ni.

»Vizs gá lan dó anyag«: bár mely anyag, le gyen az a ki in du lá si ve gyü let, vagy meg fe le lõ át ala ku lá si ter mék.

»Át ala ku lá si ter mé kek«: min den olyan anyag, amely a vizs gá lan dó anyag bi o ti kus és abi o ti kus át ala ku lá si re ak ci ó i ban ke let ke zik, ide ért ve a CO2-t és min den kö tött ma rad ványt is.

»Kö tött ma rad vá nyok«: a ta laj ban, nö vé nyek ben vagy ál la tok ban je len lévõ olyan ve gyü le tek, ame lyek a ki in du lá si anyag vagy anyag cse re ter mé ke(i) for má já ban ext rak ció után is a mát rix ban ma rad nak. Az ext rak ci ós mód szer alap já ban véve nem vál toz tat hat ja meg ma gu kat a ve gyü le te ket vagy a mát rix szer ke ze tét. A kö tés jel le ge rész ben mát rix mó do sí tó ext rak ci ós mód sze rek, il let ve ki fi no mult ana li ti kai tech ni kák se gít sé gé vel tisz táz ha tó. Ez idá ig ko va lens, io nos és szorp -ci ós kö té se ket, va la mint zár vá nyo kat azo no sí tot tak ilyen mó don. A kö tött ma rad vá nyok lét re jöt te ál ta lá ban szig ni fi kán san csök ken ti a bi o ló gi ai el ér he tõ sé get és bi o ló gi ai hoz zá fér he tõ sé get (10) [az IUPAC 1984-ben mó do sí tot ta (11)].

»Ae rob át ala ku lás«: (oxi dá ló): mo le ku lá ris oxi gén je len lé té ben vég be me nõ re ak ci ók (12).

»,Ana e rob át ala ku lás«: (re du ká ló): mo le ku lá ris oxi gén ki zá rá sá val vég be me nõ re ak ci ók (12).

»Ter mé sze tes vi zek«: ta vak ból, fo lyók ból, pa ta kok ból stb. szár ma zó fel szí ni vi zek.

»Üle dék«: ás vá nyi és szer ves ké mi ai kom po nen sek ke ve ré ke, ame lyek kö zül az utób bi ak ma gas szén és nitrogén -tartalmú és nagy mo le ku la sú lyú ve gyü le tek. A ter mé sze tes vi zek bõl üle ped nek ki és az zal ha tár fe lü le tet ké pez nek.

»Mi ne ra li zá ció«: a szer ves ve gyü le tek tel jes mér té kû le bom lá sa ae rob kö rül mé nyek kö zött CO2-vé és H2O-vá, il let ve ana e rob kö rül mé nyek kö zött CH4-gyé, CO2-vé és H2Ová. E vizs gá la ti mód szer vo nat ko zá sá ban ra dio ak tí van je lölt ve -gyü le tek al kal ma zá sa kor a mi ne ra li zá ció egy mo le ku la nagy fo kú le bom lá sát je len ti, amely nek so rán egy je lölt szé na tom kvan ti ta tí van oxi dá ló dik vagy re du ká ló dik, és az en nek meg fe le lõ mennyi sé gû ¹⁴CO2, il let ve ¹⁴CH4 sza ba dul fel.

»Fe le zé si idõ«: t0,5, a vizs gá lan dó anyag 50%-ának át ala ku lá sá hoz szük sé ges idõ, ha az át ala ku lás el sõ ren dû ki ne ti ká val ír ha tó le; a fe le zé si idõ füg get len a ki in du lá si kon cent rá ci ó tól.

»DT50 (le bom lá si idõ 50)«: az az idõ tar tam, amely alatt a vizs gá lan dó anyag ki in du lá si kon cent rá ci ó ja 50%-kal csök ken.

»DT75 (le bom lá si idõ 75)«: az az idõ tar tam, amely alatt a vizs gá lan dó anyag ki in du lá si kon cent rá ci ó ja 75%-kal csök ken.

»DT90 (le bom lá si idõ 90)«: az az idõ tar tam, amely alatt a vizs gá lan dó anyag ki in du lá si kon cent rá ci ó ja 90%-kal csök ken.

1.3. Re fe ren cia anya gok

Az át ala ku lá si ter mé kek spekt ro szkó pi ás és kro ma to grá fi ás mód sze rek kel tör té nõ azo no sí tá sá hoz és/vagy mennyi sé gi mé ré sé hez re fe ren cia anya go kat kell al kal maz ni.

1.4. A vizs gá lan dó anyag gal kap cso la tos in for má ci ók

Az át ala ku lás se bes sé gé nek mé ré sé re nem je lölt vagy izo tóp pal je lölt vizs gá lan dó anya got is al kal maz ha tunk, bár elõny ben kell ré sze sí te ni a je lölt anya go kat. Je lölt anyag ra olyan kor van szük ség, ha az át ala ku lá si út vo na la kat kí ván juk ta nul má nyoz ni vagy anyag mér le get aka runk fel ven ni. A ¹⁴C je lö lés az aján lott, de más izo tó pok, így pél dá ul ¹³C, ¹⁵N, ³H vagy ³²P is al kal maz ha tó. A je lö lést le he tõ leg a mo le ku la leg sta bi labb ré szén vagy ré sze in kell el he lyez ni⁹. A vizs gá lan dó anyag ké mi ai és/vagy ra dio ké mi ai tisz ta sá gá nak leg alább 95%-nak kell len nie.

A vizs gá lat el vég zé se elõtt az aláb bi in for má ci ók kal kell ren del kez ni a vizs gá lan dó anyag ról:

a) old ha tó ság víz ben (A6. mód szer);

b) old ha tó ság szer ves ol dó sze rek ben;

c) gõz nyo más (A4. mód szer) és Hen ry-ál lan dó;

d) n-ok ta nol/víz meg osz lá si há nya dos (A8. mód szer);

e) ad szorp ci ós ko ef fi ci ens (adott eset ben Kd, Kf vagy Koc) (C18. mód szer);

f) hid ro lí zis (C7. mód szer);

g) disszo ci á ci ós ál lan dó (pKa) [112. szá mú OECD Út mu ta tó] (13);

h) vizs gá lan dó anyag ké mi ai szer ke ze te és adott eset ben az izo tóp je lö lés(ek) el he lyez ke dé se.

Meg jegy zés: A je len tés ben azt is fel kell tün tet ni, hogy a mé ré se ket mi lyen hõ mér sék le ten vé gez tük.

To váb bi hasz nos in for má ci ók le het nek a vizs gá lan dó anyag mik ro or ga niz mu sok ra gya ko rolt to xi ci tá sá val kap cso la -tos in for má ci ók, a gyors és/vagy in he rens bi o ló gi ai le bont ha tó ság gal kap cso la -tos ada tok, va la mint a ta laj be li ae rob és ana e rob át ala ku lás sal össze füg gõ ada tok.

Ren del ke zés re kell hogy áll ja nak a vizs gá lan dó anya gok nak és át ala ku lá si ter mé ke ik nek víz ben és üle dék ben tör té nõ mennyi sé gi és mi nõ sé gi meg ha tá ro zá sá ra szol gá ló ana li ti kai mód sze rek (ezen be lül az ext rak ci ós és edény zet tisz tí tá si mód sze rek) (lásd az 1.7.2. sza kaszt).

1.5. A vizs gá la ti mód szer elve

Az itt is mer te tett mód szer egy ae rob és egy ana e rob vízi üle dék rend szert (lásd az 1. mel lék le tet) al kal maz, amely le -hetõvé te szi, hogy:

(i) mér jük a vizs gá lan dó anyag át ala ku lá sá nak se bes sé gét a víz-üle dék rend szer ben, (ii) mér jük a vizs gá lan dó anyag át ala ku lá sá nak se bes sé gét az üle dék ben,

(iii) mér jük a vizs gá lan dó anyag és/vagy át ala ku lá si ter mé kei mi ne ra li zá ci ó já nak se bes sé gét (ha ¹⁴C-je lölt vizs gá lan dó anya got al kal ma zunk),

(iv) azo no sít suk és mennyi sé gi leg is meg ha tá roz zuk az át ala ku lá si ter mé ke ket a víz- és az üle dék fá zis ban, és ezen be lül anyag mér le get is ké szít sünk (ha je lölt vizs gá lan dó anya got al kal ma zunk),

(v) sö tét ben (pél dá ul az al ga vi rág zást el ke rü len dõ) és ál lan dó hõ mér sék le ten tör té nõ in ku bá lás sal mér jük a vizs gá lan -dó anyag és át ala ku lá si ter mé kei meg osz lá sát a két fá zis kö zött. Ha az ada tok in do kol ják, meg kell ha tá roz ni a fe le zé si idõt, va la mint a DT50-, DT75- és DT90-ér té ke ket is, de a kí sér le ti idõ sza kot jó val meg ha la dó idõ tar ta mok ra nem sza bad ext ra po lál ni (lásd az 1.2. sza kaszt).

Leg alább két-két üle dék re és a hoz zá juk kap cso ló dó vi zek re van szük ség az ae rob, il let ve az ana e rob vizs gá la tok hoz (7). Le het nek azon ban olyan ese tek is, ami kor több mint két fé le vízi üle dé ket kell hasz nál ni, így pél dá ul olyan ve gyi anyag ese té ben, amely édes vi zek ben és/vagy ten ge ri kör nye zet ben is meg je len het.

1.6. A vizs gá lat al kal maz ha tó sá ga

A mód szer bár mi lyen ké mi ai anyag hoz al kal maz ha tó (le gyen az nem je lölt vagy je lölt anyag), amely hez lé te zik ki e lé -gí tõ en pon tos és ér zé keny ana li ti kai mód szer. Eny hén il lé kony, nem il lé kony, víz ben old ha tó és víz ben ke vés sé old ha tó ve gyü le tek re is al kal maz ha tó. A vizs gá lat nem al kal maz ha tó olyan ve gyü le tek re, ame lyek a víz ben nagy mér ték ben il lé -ko nyak (pl. gáz ala kú nö vény vé dõ sze rek, szer ves ol dó sze rek), és ezért nem le het õket a vizs gá lat kí sér le ti kö rül mé nyei kö zött a víz ben és/vagy az üle dék ben tar ta ni.

A mód szer rel az ed di gi ek ben ve gyi anya gok édes vi zek ben és üle dé ke ik ben tör té nõ át ala ku lá sát vizs gál ták, de elv ben tor ko la ti/ten ge ri rend sze rek hez is al kal maz ha tó. Nem al kal mas azon ban fo lyó ví zi vagy nyílt ten ge ri kö rül mé nyek szi mu -lá -lá sá ra.

9 Ha pél dá ul a vizs gá lan dó anyag egy gyû rût tar tal maz, ak kor ezt a gyû rût kell meg je löl ni. Ha a vizs gá lan dó anyag két vagy több gyû rût is tar tal maz, eset leg kü lön vizs gá la tot kell vé gez ni az egyes je lölt gyû rûk sor sá nak meg is me ré sé hez, il let ve az át ala ku lá si ter mé kek ke let ke zé sé vel kap cso la tos in for má ci ók össze -gyûj té sé hez.

1.7. Mi nõ sé gi kö ve tel mé nyek 1.7.1. Ki nye ré si fok

A vizs gá lan dó anyag hoz zá adá sa után azon nal leg alább két pár hu za mos víz- vagy üle dék min ta ext rak tu mát ele mez ve kap hat juk az ana li ti kai mód szer is mé tel he tõ sé gé vel és a vizs gá lan dó anyag al kal ma zá sá ra szol gá ló el já rás egy sé ges sé -gé vel kap cso la tos elsõ in for má ci ó kat. A kí sér le tek ké sõb bi sza ka szá ban a ki nye ré si fo ko kat a vo nat ko zó anyag mér le gek ad ják (ha je lölt anya got al kal ma zunk). Je lölt ve gyi anya gok ese tén 90% és 110% közé (6), nem je lölt ve gyi anya gok ese tén pe dig 70% és 110% közé kell es nie a ki nye ré si fok nak.

1.7.2. Az ana li ti kai mód szer is mé tel he tõ sé ge és ér zé keny sé ge

A vizs gá lan dó anyag és át ala ku lá si ter mé kei mennyi sé gi meg ha tá ro zá sá ra hasz nált ana li ti kai mód szer is mé tel he tõ sé gét az át ala ku lá si ter mé kek meg je le né sé hez ele gen dõ ide ig vég zett in ku bá lás után a víz bõl vagy üle dék bõl egy ext ra há -lás sal nyert ki vo nat két pár hu za mos mé ré sé vel el len õriz het jük (a kez de ti ext rak ci ós ha tás fok ki vé te lé vel).

Az adott vizs gá lan dó anyag ra és át ala ku lá si ter mé ke i re az ana li ti kai mód szer ki mu ta tá si ha tá rá nak (li mit of de tec ti on, LOD) víz ben vagy üle dék ben leg alább 0,01 mg × kg^–1nak (mint vizs gá lan dó anyag), vagy – ha az a ki sebb – egy vizs gá la ti rend szer ben al kal ma zott ki in du lá si mennyi ség 1%ának kell len nie. Meg kell ál la pí ta ni emel lett a mennyi sé gi meg -ha tá ro zás -ha tá rát (li mit of qu a li fi ca ti on, LOQ) is.

1.7.3. Az át ala ku lá si ada tok pon tos sá ga

Ha a vizs gá lan dó anyag kon cent rá ci ó já nak idõ függ vé nyét reg resszi ós ana lí zis nek vet jük alá, ak kor meg fe le lõ in for má ci ó -kat kap ha tunk az át ala ku lá si gör be pon tos sá gá ról, és le he tõ vé vá lik a kon fi den cia ha tá rok ki szá mí tá sa a fe le zé si idõk höz (psze u do-el sõ ren dû ki ne ti ka ese tén) vagy a DT50-ér té kek hez, il let ve adott eset ben a DT75- és DT90-ér té kek hez is.

1.8. A mód szer is mer te té se

1.8.1. Vizs gá la ti rend szer és ké szü lék

A vizs gá la tot üveg edé nyek ben (pl. pa lac kok ban és cent ri fu ga csö vek ben) kell vé gez ni, ki vé ve, ha az elõ ze tes in for má ci ók (így pél dá ul az nok ta nol/víz meg osz lá si há nya dos, a szorp ci ós ada tok stb.) sze rint a vizs gá lan dó anyag meg ta pad -hat az üveg fe lü le ten, ilyen kor eset leg fon to ló ra kell ven ni más szer ke ze ti anyag (így pél dá ul tef lon) al kal ma zá sát.

Az aláb bi mód sze rek al kal ma zá sá val eny hít het jük a prob lé mát, ha is mert, hogy a vizs gá lan dó anyag meg ta pad az üveg -fe lü le ten:

– meg ha tá roz zuk az üveg fe lü let hez kö tõ dõ vizs gá lan dó anyag és át ala ku lá si ter mé kek tö me gét;

– a vizs gá lat vé gén min den üveg edényt ol dó szer rel mo sunk;

– for mu lá zott ter mé ket al kal ma zunk (lásd még az 1.9.2. sza kaszt);

– a vizs gá lan dó anya got na gyobb mennyi sé gû társ ol dó szer rel együtt ve zet jük be a vizs gá la ti rend szer be; csak olyan társ ol dó szert sza bad hasz nál ni, amely nem old ja a vizs gá lan dó anya got.

A ti pi kus vizs gá la ti ké szü lé kek re, azaz a gáz át fo lyá sos és a bio mé tertí pu sú rend szer re a 2., il let ve 3. mel lék let ben lát -ha tunk pél dá kat (14). To váb bi al kal maz -ha tó in ku bá ló rend sze re ket is mer tet a (15) hi vat ko zás. A kí sér le ti be ren de zést úgy kell ki ala kí ta ni, hogy le he tõ vé te gye a lég vagy nit ro gén cse rét és az il lé kony ter mé kek be fo gá sát. A be ren de zés mé -re te it pe dig úgy kell meg vá lasz ta ni, hogy tel je sül je nek a vizs gá lat ra vo nat ko zó kö ve tel mé nyek (lásd az 1.9.1. sza kaszt).

A ven til lá ci ót vagy óva tos bu bo ré kol ta tás sal, vagy a víz fel szín fe let ti le ve gõ- vagy nit ro gén be fú jás sal kell biz to sí ta ni.

Ez utób bi eset ben aján la tos le het a vi zet fe lül rõl óva to san ke ver tet ni, hogy az oxi gén vagy a nit ro gén egyen le te seb ben oszol jon szét a víz ben. Nem sza bad CO2-men tes le ve gõt hasz nál ni, mi vel az a víz pH-já nak nö ve ke dé sét ered mé nyez he ti.

Az üle dék per tur bá ci ó ja egyik eset ben sem kí vá na tos, és le he tõ ség sze rint mi nél in kább ke rül ni kell. Az eny hén il lé kony ve gyi anya go kat bio mé tertí pu sú rend szer ben kell vizs gál ni a víz fel szín óva tos ke ver te té se mel lett. Al kal maz ha tó to váb -bá lég kö ri le ve gõs vagy nit ro gé nes gáz tér rel ren del ke zõ zárt rend szer is, amely az il lé kony ter mé kek el nye le té sé re bel sõ fi o lá kat tar tal maz (16). Ae rob vizs gá la tok ese té ben rend sze re sen cse rél ni kell a gáz tér ben lévõ le ve gõt, hogy kom pen -zál ni le hes sen a bio massza oxi gén fo gyasz tá sát.

Az üle dék per tur bá ci ó ja egyik eset ben sem kí vá na tos, és le he tõ ség sze rint mi nél in kább ke rül ni kell. Az eny hén il lé kony ve gyi anya go kat bio mé tertí pu sú rend szer ben kell vizs gál ni a víz fel szín óva tos ke ver te té se mel lett. Al kal maz ha tó to váb -bá lég kö ri le ve gõs vagy nit ro gé nes gáz tér rel ren del ke zõ zárt rend szer is, amely az il lé kony ter mé kek el nye le té sé re bel sõ fi o lá kat tar tal maz (16). Ae rob vizs gá la tok ese té ben rend sze re sen cse rél ni kell a gáz tér ben lévõ le ve gõt, hogy kom pen -zál ni le hes sen a bio massza oxi gén fo gyasz tá sát.