• Nem Talált Eredményt

Alkalmazott vizsgálati módszerek

A doktori értekezés bázisát jelentő eredmények a szennyvíz és szennyvíziszap minták összetételének meghatározásán alapulnak. Az elemzések során a minták fémtartalmát és tápanyagtartalmát mértem; és a vizsgát 20 elem koncentrációján túl valamennyi iszapminta szárazanyag-tartalmát is ellenőriztem.

Az elvégzett számításokhoz saját mérési eredményeimen túl a hatályos jogszabályokban rögzített határértékeket és szakirodalmi adatokat is felhasználtam, melyek eredetét minden esetben megjelöltem.

A mezőgazdasági hasznosíthatóságra vonatkozó számítások során az általam mért nehézfém koncentrációkat az 50/2001. (IV. 3.) Kormányrendelet mellékleteiben meghatározott határértékekhez viszonyítottam. Az egyes komponensek talajban megengedhető koncentrációját szintén a hivatkozott Kormányrendelet és a 6/2009. (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet tartalmazza.

A tisztított szennyvíz összetételének vizsgálatánál a 28/2004. (XII. 25.) KvVM rendelet előírásaira hivatkoztam.

A jogszabályban megállapított összetételnek megfelelő szennyvíziszapok talajra kihelyezhető mennyiségét alapvetően az iszap nitrogéntartalma határozza meg, amit az 59/2008. (IV. 29.) FVM rendelet rögzít.

A természetes és szennyezett mezőgazdasági talajok jellemző nehézfémtartalmára vonatkozó adatokat korábbi publikációkból és hazai szakemberekkel történő személyes egyeztetés során ismertem meg.

2.1 Mintavétel

A szennyvíztisztító telepen 31 alkalommal került sor a nyers szennyvíz, a tisztított szennyvíz és a víztelenített szennyvíziszap mintavételére. A mintavételek egymást követő napokon, azonos napszakban történtek. A mintavétel gyakoriságának meghatározásában a technológiára jellemző hidraulikai tartózkodási idő jelentett fontos szempontot.

A szennyvíz hidraulikai tartózkodási ideje 24 óra, ezért egy adott nap befolyó szennyvizének nehézfémtartalmát a következő napon vett tisztított szennyvíz nehézfémtartalmával hasonlítottam össze. A keletkező fölösiszap víztelenítése napi rendszerességgel történik, ezért az iszap nehézfémtartalmát az előző napi nyers szennyvíz összetételhez viszonyítottam.

A szennyvíz mintavételek az MSZ 1484-3 szabvány előírásai alapján történtek, az iszapminták pedig az MSZ 21470-1 szabvány szerint kerültek megvételre.

A szennyvíz- és szennyvíziszapmintákat műanyag tárolóedényben szállítottam a mérés helyszínére és a vizsgálatok elvégzéséig +4°C-on tároltam. A vizsgálatokat a minták nedvességtartalmának meghatározásával kezdtem.

2.2 Alkalmazott analitikai meghatározási módszerek

2.2.1 Az elemtartalom meghatározása

2.2.1.1 Veszélyes elemek koncentrációjának meghatározása

A szennyvízminták és az iszapminták nehézfémtartalmát ICP-AES módszerrel (Induktív csatolású plazma-atomemissziós spektrometria) határoztam meg az EPA6010C:2007 szabvány szerint. Az elemzés előtt a mintákat savas körülmények között fel kellett tárni. A minták feltárását zárt mikrohullámú roncsolóban végeztem. A roncsolás királyvizes környezetben (három rész sósav, egy rész salétromsav), meghatározott program szerint 165°C-on, nyomás alatt történő forralással zajlott le.

Az iszapminták vizsgálatánál a kivonatkészítéshez a szárazanyag-tartalom meghatározását követően 1 g szárazanyagnak megfelelő mennyiségű őrölt és szárított mintát mértem be, melyhez kis részletekben sósavat és salétromsavat (3:1 arányban) adagoltam.

Szobahőmérsékleten 2 órán át tartó pihentetést követően a feltárást az előre beállított működési programmal végeztem. A roncsolást követően az edényeket lehűtöttem, tartalmukat leszűrtem és ismert térfogatra hígítottam. Így a kapott extraktumban az egyes nehézfémek koncentrációja ICP-AES módszerrel meghatározhatóvá vált. Az extraktum nehézfém-koncentrációjából a minták szárazanyag-tartalma alapján az elvégzett hígításokat figyelembe véve a szennyvíziszap minták nehézfémtartalma kiszámítható (17. ábra).

a. b.

17. ábra. A mintaelőkészítés és a nehézfémtartalom meghatározásának menete a.: szennyvíziszap mintáknál; b.: szennyvízminták esetében

A szennyvízminták fémkoncentrációjának meghatározását az iszapmintákénál ismertetett módon végeztem azzal a különbséggel, hogy a homogén szennyvízminta szárazanyag-tartalmának meghatározására és annak figyelembevételére nem volt szükség (17. ábra).

Az ICP-AES módszer során a mintaoldatot 99,99% tisztaságú argongáz árammal induktív módon kapcsolt plazmává aeroszolosítják. A plazmában a minta összetevői elpárolognak és porlasztódnak. Az atomok és az ionok gerjesztés esetén fotonokat bocsátanak ki az elemekre jellemző frekvencián. A plazma fénykibocsátást spektrálisan felbontva, meghatározható az egyes elemek spektrális vonalának intenzitása. A vonal intenzitása és a koncentráció között általában lineáris kapcsolat van. Az adszorpciós skála a kalibrációs vakpróba és a törzsoldatokból készített kalibrációs standard oldatok felhasználásával rögzíthető. Az egyes elemekre vonatkozó lineáris összefüggés a koncentráció és az intenzitás között adott hullámhosszon több nagyságrenden keresztül biztosított. Az alkalmazott hullámhosszokat és az egyes elemek kimutathatósági határértékeit a 2. táblázat foglalja össze.

2. táblázat. A veszélyes elemek meghazározásánál alkalmazott hullámhosszok és a jellemző detektálási határok

Elem Hullámhossz Detektálási határ Megengedhető koncentrációk mezőgazdasági felhasználás esetén1 iszapmintában vízmintában iszapmintában vízmintában

nm mg/kg µg/l mg/kg µg/l

Ag 328.068 0,2 1 - -

Al 160.079 10 10 - 10 000

As 189.082 1 1 75 200

B 208.958 10 10 - 700

Ba 233.527 10 10 - 4 000

Cd 214.438 0,2 0,5 10 20

Co 228.616 1 1 50 50

Cr 205.560 5 1 1 000 2 500

Cu 324.754 5 5 1 000 2 000

Hg 184.950 0,1 0,2 10 10

Mo 202.030 1 2 20 20

Ni 231.604 2 2 200 1 000

Pb 220.353 1 1 750 1 000

Se 196.090 0,2 1 100 -

Sb 206.833 1 0,5 - -

Sn 189.989 1 1 - -

Zn 213.856 5 5 2 500 5 000

150/2001. (IV. 3.) Kormányrendelet alapján

2.2.1.2 Tápanyagtartalom meghatározása

A szennyvíziszap minták összes nitrogéntartalmának meghatározását az MSZ 318/18-81 szabvány alapján végeztem. A módszer elve, hogy az iszapban található nitrogén-tartalmú

vegyületeket roncsolással ammóniummá alakítjuk, majd a nitrogéntartalmat lúgos desztillációt követően titrálással határozzuk meg.

A szennyvíz- és szennyvíziszapminták Ca-, K-, Mg-, Mn- és P-tartalmának meghatározása a veszyéleselem-tartalom meghatározásánál ismertetett módon történt. Az alkalmazott hullámhosszok és az egyes elemek kimutathatósági határértékei a 3. táblázatban láthatók.

3. táblázat. A tápanyagok esetében alkalmazott hullámhosszok és a jellemző detektálási határok Elem Hullámhossz Detektálási határ

iszapmintában vízmintában

nm mg/kg µg/l

Ca 315.887 20 20

K 769.896 20 20

Mg 279.079 20 20

Mn 257.610 5 5

N - 50 500

P 213.618 20 50

2.2.2 Szárazanyag-tartalom meghatározása

Az iszapminták szárazanyag-tartalmának meghatározását az MSZ 260/3-73 szerint végeztem.

Az összes szárazanyag-tartalom meghatározása a minta 105°C-on tömegállandóságig történő szárításából áll. A szárazanyag-tartalmat százalékban kifejezve a szárítást követően kapott tömeg és a minta eredeti (nedves) tömege hányadosának 100-zal történő szorzata adja.