1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Alkalmazott Biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszék, 1111 Budapest, Szent Gellért tér 4.
Az ember és a szárazföldi élőlények létezése a talajhoz kötött: ezen járunk, táplálékunkat ebből nyerjük. Talajainkat túlhasználjuk, kimerülnek, a termőterületek a városok terjeszkedésével csökkennek, és a környezetszennyezés következtében is leromlik állapotuk. Magyarország talajainak jelentős részét teszik ki a könnyű mechanikai összetételű, kedvezőtlen szerkezettel és rossz víz- és tápanyaggazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező homoktalajok.[1]
Leromlott talajaink javítása mellett az emberiség másik fontos feladata, a túlnépesedés egyik figyelemre méltó következményeként egyre nagyobb mennyiségben keletkező hulladékok kezelése és hasznosítása.
Kutatási munkám e két problémakörre épül: vörösiszapos talaj hasznosíthatóságát vizsgáltam és demonstráltam nyírségi savanyú homoktalaj javítását célozva laboratóriumi mikrokozmosz kísérletekben. A katasztrófa során kiömlött, majd a talaj felső rétegével együtt felszedett vörösiszapos talajt kevertem be különböző koncentrációkban savanyú nyírségi homoktalajba, majd ezeket a mikrokozmoszokban zajló változásokat követtem és értékeltem 10 hónapon keresztül. Ez a hulladék ma tározókban áll, egyelőre nincs kidolgozott technológia a felhasználására, ez indokolja a kísérletsorozatot. A kísérlet során alkalmazott 2 kg-os mikrokozmoszok egyre növekvő koncentrációkban (0, 10, 20, 30, 40, 50 és 100 %) tartalmaztak vörösiszapos talajjal kevert homoktalajt. Ezekből a mikrokozmoszokból összesen három mintavételre került sor, az összeállítást követően a 3, 5. és 10. hónapban.
A vörösiszapos talaj hatásának kockázatközpontú felméréséhez és nyomon követéséhez integrált metodikát alkalmaztam, mely magában foglalta fizikai, kémiai, biológiai és ökotoxikológiai módszerek használatát is. A leromlott talaj tulajdonságainak változása alapján időben követve tanulmányoztam és értékeltem a bekevert hulladék hatását. A talaj fizikai-kémiai jellemzőre gyakorolt hatás feltérképezésére pH, kötöttség, víztartóképesség és tápanyagtartalom mérést végeztem a toxikus fémek koncentrációjának meghatározása mellett. A talaj biológiai aktivitásának jellemzésére meghatároztam a baktérium és gombák számát a talajokban, tanulmányoztam a mikrobiális talajlégzést zártpalack-tesztben, továbbá a mikrobaközösség szubsztráthasznosító képességét.[2] A növekvő koncentrációban vörösiszapos talajt tartalmazó talajminták toxicitásának jellemzéséhez környezettoxikológiai eljárásokat alkalmaztam: Aliivibrio fischeri baktériummal biolumineszcencia gátlási tesztet, valamint Sinapis alba (fehér mustár) és Triticum aestivum (közönséges búza) gyökér- és szárnövekedés gátlási tesztet.[2]
A SOILUTIL projekt keretében készült kutatás fő célja volt, hogy a technológiai mikrokozmosz kísérlet követésével és értékelésével, a laboratóriumi eredményekre alapozva, felmérje a vörösiszappal kevert talaj alkalmazhatóságát a leromlott, tápanyaghiányos homoktalaj minőségének javítására, így megalapozva a későbbi
A hulladékok talajjavításra való alkalmazása során elsődleges fontosságú, hogy megfelelő indikátor-paramétereket válasszunk mind a talajba kevert hulladékok érték alapú hasznának, mind az alkalmazás veszély-alapú kockázatának nyomon követésére, és a hasznok és kockázatok kimutatására alkalmas integrált módszeregyüttessel kövessük nyomon a talajban zajló változásokat a kísérlet egész időtartama során.
1. ábra Integrált módszeregyüttes vörösiszapos talaj hatásának vizsgálatára és értékelésére talajmikrokozmoszokban
A komplex kutatási munka eredményei igazolták a vörösiszapos talaj kedvező hatását, mely megnyilvánult a kezelt homoktalaj vízgazdálkodási tulajdonságának, tápanyag-ellátottságának, valamint biológiai aktivitásának alakulásában is.
A vörösiszap és így a vörösiszappal kevert talaj is lúgos, pH=8,65 kémhatással rendelkezik, így jelentősen befolyásolja a kezelt homoktalaj (pH= 5,36) pH-ját is. A bekeverést követő harmadik hónapban a talajoknak 9 körüli volt a pH értéke, ez hét hónappal később 8-ra csökkent, a semlegeshez közelít.
Mivel a vörösiszap a timföldgyártás mellékterméke, melynek alapanyaga a bauxit, így nagy fémtartalommal rendelkezik. Ezzel szemben a mérhető összes toxikus fémtartalom a vörösiszapos talaj bekeverését követő 5. hónapban egyik mikrokozmoszban sem volt a talajra vonatkozó magyar határértéken felül, egyedül a bekeverésre szánt 100%-os vörösiszapos homoktalajban, összesen három fém, az As, a Cr és a Ni esetében. Ez a talajjavítást célzó alkalmazás szempontjából nem számít problémának, mivel a vörösiszapos talajt önmagában nem kívánjuk talajként használni, hanem kisebb koncentrációban talajba keverjük. A fémtartalommal együtt a talaj kalcium-karbonát szintjét is mértük, ami a referencia talaj 0 m/m %-os kalcium-karbonát szintjéhez képest, már 20 % vörösiszapos talaj bekeverés hatására 1,74 m/m %-ra emelkedett, 50%-os bekeverés esetén pedig közel 6 m/m %-ot ért el a talaj kalcium-karbonát szintje. A magasabb kalcium-karbonát szint jót tesz a talaj stabilitásának és növeli a pufferelő képességét. Az Arany-féle kötöttség meghatározásának eredményei azt mutatták, hogy a bekeverés hatására megnő a homoktalaj kötöttsége: a referencia talajhoz képest 20 %-os
vörösiszapos talaj bekeverését alkalmazva 11 os, 50 os bekeverés esetén pedig 23 %-os az Arany-féle kötöttség növekedésének értéke.
A víztartó képesség eredményei is összhangban a kötöttség mérési eredményekkel ezt szemléltették: 10 hónap alatt 50 %-os bekeverést alkalmazva megközelítőleg 35 %-kal nőtt a talaj víztartóképessége a homoktalajhoz képest.
A talaj biológiai jellemzői egyértelműen szemléltették a vörösiszapos talaj bekeverésének hatására megnövekedett aktivitást a homoktalajban. Ez megmutatkozott mind a baktériumok, gombák számában, mind a mikroflóra működését jól leíró talajlégzés eredményeiben is. A Biolog EcoPlate® rendszerrel meghatározott mikrobiális szubsztráthasznosító képesség is – összhangban az előzőekkel – igazolta a kedvező hatást.
A talaj mikrobaközösségének átlagos szubsztráthasznosítását jellemző AWCD, azaz az átlagos színfejlődési értékek, 10 hónap elteltével minden kezelt mikrokozmoszban meghaladták a kezeletlen homoktalaj átlagértékeit. Már a 10 % vörösiszapos talaj bekeverés hatására kétszeresére, illetve háromszorosáa növekedtek az AWCD értékek 3, illetve 10 hónap elteltével.
A bekevert hulladék és a talaj kockázatának jellemzésére, a technológia értékelésére a fizikai és kémiai analitikai vizsgálatok alkalmazása önmagában nem elég, pusztán ezek eredményei alapján nem lehet helyesen megítélni a helyzetet. Ökotoxikológiai vizsgálatok szükségesek a komplex rendszerben az egymás és a mátrix közötti kölcsönhatások eredményének, továbbá a hulladék kockázatának jellemzéséhez.
A három elvégzett ökotoxikológiai teszt közül leginkább a búza és a mustár szár-, és gyökérnövekedés-gátlási teszt eredményei tükrözték legjobban a talajokban zajló folyamatokat. Egybehangzó eredményül azt kaptam a növénytesztek esetén, hogy a 3.
hónap mintavételéhez képest jelentősen csökkentek a gátlások. 10 hónap elteltével csak a 40 %-os, és az annál nagyobb koncentrációban történő bekeverés esetén tapasztaltunk jelentősebb mértékű gátló hatást. Az Aliivibrio fischeri-vel végzett lumineszcencia gátlás - mérés az eddig összegyűjtött tapasztalatokat támasztja alá, azaz, azok a talajok, melyekben nagyobb a bekevert vörösiszapos talaj koncentrációja, sokkal toxikusabbak.
A vörösiszap toxikus anyag, nem megfelelő tárolás és felhasználás esetén kockázatot jelent a környezetre nézve. Ugyanakkor mivel mennyisége világszerte folyamatosan nő, muszáj gondoskodni a biztonságos újrafelhasználásáról, különben a végleges megoldást nem jelentő tárolás esetén, az ajkai katasztrófához hasonló események bekövetkeztekor, súlyos problémákkal kell szembenéznünk, és ezekre megoldást találni.
Kísérletsorozatom eredményei alapján arra a következtetésre jutottam, hogy megfelelő koncentrációban alkalmazva a vörösiszappal kevert talaj erőteljes talajjavító tulajdonságait előtérbe hozhatjuk és kihasználhatjuk. A lúgos kémhatást ellensúlyozhatjuk azzal, ha savanyú talajba keverjük, vagy homoktalajok víztartóképességét növelhetjük meg vele anélkül, hogy a mikroflóra életébe drasztikusan beavatkoznánk, vagy a talajt toxikussá tennénk. A vörösiszapos talajjal történő javítás egy innovatív eljárás, de úgy hiszem, hogy sikeresen alkalmazható leromlott talajok javítására, és nagy potenciált látok más technológiákkal, vagy esetleg más hulladékokkal történő egyidejű használatára. A környezetszennyezés korunk egyik legfőbb problémája, de új, környezetbarát technológiák fejlesztésével és alkalmazásával, felelős emberi magatartással és kellő gonddal eljárva megőrizhetjük Földünk épségét az utókor számára.
[1] P. Stefanovits, Gy. Filep, Gy. Füleky; (1999) Talajtan, Mezőgazda Kiadó
(2001) Környezettoxikológia – Vegyi anyagok