Galvániszap és szennyvíziszap komposzt okozta talaj nehézfém-szennyez ő dés vizsgálata fitoindikációval

A talaj galvániszap és települési szennyvíziszap komposzt okozta nehézfém-szennyeződését (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb és Zn) levélcikória indikátor növényt alkalmazva tanulmányoztuk tenyészedényes kísérletekben 1994-1997 között, a GATE Mezőgazdasági Főiskolai Karán, Nyíregyházán.

3.6.1. Tenyészedényes kísérletek galvániszappal szennyezett talajjal

A tenyészedényes kísérletekhez felhasznált szennyezetlen (kezeletlen) barna erdőtalaj a GATE Mezőgazdasági Főiskolai Karának bemutatókertjéből (Nyíregyháza, Rákóczi út 69.) származott, a mintavételt a 3.2. fejezetben ismertettük. A szennyezetlen vályogos homok jellegű barna erdőtalaj (szennyezetlen alaptalaj) elemösszetételét a 3.2. fejezetben, alaptulajdonságait pedig a III. mellékletben mutattuk be.

A galvániszappal szennyezett talaj egy korábbi galvánüzem szomszédságában található nyíregyházi konyhakertből (Nyíregyháza, Vasgyár u. 4.) származott (8. fotó). A mintavétel 0-20 cm-es mélységből egy 3x3 méteres terület átlós bejárásával történt ásóval, mely során nagyobb mennyiségű talajt gyűjtöttünk be. A tenyészedényes kísérletek megkezdése előtt a galvániszappal szennyezett talajmintákat légszáraz állapotig szárítottuk, 2 mm-es szitán átszitáltuk, majd alaposan összekevertük. Ezután a talajt fólián vékony rétegben szétterítettük, és 10-10 véletlenszerű helyről mintákat vettünk, melyekből 3 átlagmintát képeztünk az elemanalízishez. Az „összes” nehézfém-tartalmat mindkét talajban cc. HNO3+cc. H2O2

eleggyel történt roncsolás után (3.13. fejezet) ICP-OES technikával (3.14. fejezet) határoztuk meg. A tenyészedényekbe került, galvániszappal szennyezett talaj nehézfém-tartalmát az

1995-ös mintavétel idején a 28. táblázatban mutatjuk be, az 1996-os mintavétel idején mért értékek pedig a 29. táblázatban szerepelnek.

1. tenyészedényes kísérlet: A szennyezetlen alaptalajt növekvő 0, 10, 25, 50, 75 és 100 %-os (m/m) tömegarányban galvániszappal szennyezett talajjal (1995-ös mintavétel) kevertük össze, illetve helyettesítettük.

2. tenyészedényes kísérlet: A galvániszappal szennyezett talajba (1996-os mintavétel) 5 % (m/m) 0,25 mm-es szitán átesett természetes zeolitot (RBZ-jelű klinoptilolit, MHZ-jelű mordenit, MSC-jelű klinoptilolit H-montmorillonittal), illetve bentonitot (MHB-jelű montmorillonit) juttattunk ki. A zeolitokat és a bentonitot a Geoproduct Kft. (Mád) bocsátotta rendelkezésünkre, fizikai és kémiai tulajdonságaikat korábbi publikációnkban (SIMON, 2001) mutattuk be. Kontrollként a szennyezetlen alaptalaj szolgált.

3. tenyészedényes kísérlet: A szennyezetlen alaptalaj egyik felét nem kezeltük (kontroll), másik felébe pedig 50 mg kg^-1 kadmiumot juttattunk ki kadmium-szulfát (3 CdSO4 . 8 H2O) formájában. A kísérletben alkalmazott másik talaj a galvániszappal szennyezett talaj volt (1996-os mintavétel).

Mindhárom kísérlet indításakor 1,5 kg talajt töltöttünk a műanyag tenyészedényekbe. A tenyészedényekbe 3-3 db 4 hetes (1. tenyészedényes kísérlet), illetve 6 hetes (2-3.

tenyészedényes kísérlet) levélcikória (Cichorium intybus var. foliosum Hegi, cv. Wild) palántákat ültettünk (9. fotó). Az ismétlések száma 6 (1-2. tenyészedényes kísérlet), illetve 4 (3. tenyészedényes kísérlet) volt. Az edényeket a tenyészasztalokon véletlenszerű sorrendben helyeztük el. A növényeket újabb 8 hétig fényszobában (5-6000 lux megvilágítás 8 órán át naponta, 21-25°C nappal, 17-19°C éjszaka) neveltük, és desztillált vízzel öntöztük (3.2.

fejezet). A talajokba pótlólagos makro- vagy mikro-tápanyagokat nem juttattunk ki a kísérletek során.

A kísérletek bontásakor meghatároztuk a gyökerek és a rizómák, illetve a hajtások szárazanyag-hozamát minden tenyészedényben (3.12. fejezet). A növénymintákat ezután megdaráltuk, és feltárás után (3.12. fejezet) ICP-OES technikával meghatároztuk az elemösszetételüket (3.14. fejezet).

A kísérlet végén minden tenyészedényből 3 ismétlésben vettünk talajmintákat (3.8.1.

fejezet). A mintákat légszáraz állapotig szárítottuk, átszitáltuk (<0,5 mm) és a gyökérmaradványokat a talajextrakció előtt csipesszel eltávolítottuk. A talajban lévő „összes”

nehézfém-tartalmat cc.HNO3+cc.H2O2 eleggyel történő roncsolás után (3.13. fejezet)

határoztuk meg ICP-OES technikával. A 2. tenyészedényes kísérlet esetén a fémtartalmakat a

„kicserélhető” és a „felvehető” frakciókban is meghatároztuk (3.13. fejezet).

A 3. tenyészedényes kísérlet befejezésekor az enzimek aktivitásának méréséhez felülről a 2. pozíciójú kifejlett fiatal levelekből, illetve a megmosott gyökerekből néhány grammnyit cseppfolyós nitrogénben lefagyasztottunk, és Dewar-edényben tároltunk. Az enzimaktivitások meghatározásához 1 g-ot mértünk be 3 ismétléssel a mintákból, majd az anyagot dörzsmozsárban cseppfolyós nitrogént alkalmazva elporítottuk. A mintákat ezután 1 g növényanyag: 5 cm³ kivonópuffer (0,1 M Tris-HCl, pH = 7,9; 5 mM MgCl2; 1 mM EDTE; 10

% glicerin) arányt alkalmazva kvarchomok és 0,5 g bázisos Dowex gyanta (gyártó Fluka) jelenlétében homogenizáltuk. A homogenizátumot centrifugáltuk (Janetzky K 24 hűthető centrifuga, 15 perc, 16000 ford./perc), és a kapott felülúszókat, mint nyers enzimkivonatot használtuk fel az enzimaktivitások méréséhez. A specifikus enzimaktivitások kiszámításához a kivonatok fehérjetartalmát BRADFORD (1976) módszerével határoztuk meg.

A glükóz 6-foszfát-dehidrogenáz (G6PDH, EC 1.1.1.49), a 6-foszfoglükonát-dehidrogenáz (6PGDH, EC 1.1.1.44), az izocitrát-dehidrogenáz (ICDH, EC 1.1.1.42), a malát-dehidrogenáz (MDH, EC 1.1.1.37) és a peroxidáz (POD, EC 1.11.1.7) enzimek aktivitását spektrofotometriásan (Perkin Elmer Lambda 2 készülékkel) határoztuk meg 3 ismétléssel. Az abszorpciót az első 4 enzim esetén 340 nm-en, a peroxidáz enzim esetén pedig 480 nm-en mértük. A küvettákba került enzimrendszereket korábbi publikációnkban (VINCZE és SIMON, 2003) mutattuk be.

3.6.2. Tenyészedényes kísérlet települési szennyvíziszap komposzttal szennyezett talajjal A kísérlethez felhasznált szennyezetlen alaptalaj a főiskola bemutatókertjéből származott (3.2.

fejezet, III. melléklet), a nyíregyházi települési szennyvíziszap komposztot (3.3. fejezet, IV.

melléklet) a Nyírségvíz Rt. bocsátotta rendelkezésünkre. A talaj és a szennyvíziszap komposzt aktuális nehézfém-összetételét a 34. táblázatban mutatjuk be.

A légszáraz talajt 2 mm-es szitán átszitáltuk. A 105°C-on tömegállandóságig megszárított szennyvíziszap komposztot 2 mm-es részecskeméret eléréséig nagyteljesítményű elektromos darálóval aprítottuk.

A szennyezetlen alaptalajt növekvő 0, 10, 25, 50 és 100 %-os (m/m) tömegarányban szennyvíziszap komposzttal kevertük össze, illetve helyettesítettük. A tenyészedények 6 kg talaj−szennyvíziszap komposzt keveréket tartalmaztak, melybe 5 db 5 hetes levélcikória (cv.

Wild) palántákat ültettünk. A 4 ismétléssel beállított kísérletben a tenyészedényeket

véletlenszerű sorrendben helyeztük el a tenyészasztalokon. A növényeket 6 hétig neveltük a főiskola üvegházában (mesterséges megvilágítás nélkül) 25±5°C-os nappali és 12±2°C-os éjszakai hőmérséklet mellett).

A kísérlet befejezésekor a növényeket (10. fotó) gyökér+rizóma és hajtás részekre bontottuk. A mintákat megmostuk, megszárítottuk (megállapítottuk szárazanyag-hozamukat), megdaráltuk, elroncsoltuk és ICP-OES technikával megvizsgáltuk az elemösszetételüket (3.12. és 3.14. fejezet).

Az „összes” nehézfém-tartalom mellett meghatároztuk, hogy a szennyezetlen talajban és a szennyvíziszap komposztban a nehézfémek milyen arányban vannak jelen a „kicserélhető”,

„szerves anyaghoz kötött” és a növények által „felvehető” frakciókban (3.13. fejezet).