Tenyészedényes kísérletek eredményei

A tenyészedényes kísérletben alkalmazott barna erdőtalaj nehézfémekkel nem volt szennyezett (3.2. fejezet). A talajhoz kevert nyíregyházi szennyvíziszap komposztban az alábbi nehézfém-tartalmakat mértük: Cd−2,0; Cr−23,0; Cu−86,7; Mn−336; Ni−15,3; Pb−86,5 és Zn−607 mg kg^-1 sz.a. Előnyös jelenség, hogy a szennyvíziszap komposztban a higanytartalom a kimutatási határ alatt volt, és a többi nehézfém mennyisége is alatta maradt a kísérlet idején érvényben lévő, a szennyvíziszap mezőgazdasági hasznosítására és elhelyezésére érvényes rendeletben (MI-08-1735:1990 ÁGAZATI MŰSZAKI IRÁNYELV) és a jelenleg érvényben lévő 50/2001(IV.3.) KORMÁNYRENDELET-ben lefektetett határértékeknek.

Hasonló nehézfém-tartalmakat mértünk a nyíregyházi szennyvíziszap komposztban későbbi kísérleteink során is (URI és SIMON, 2002a, 2003, 2005), amikor a szennyvíziszap komposzt más prizmákból származott. Feltételezhetjük tehát, hogy a "Nyírségvíz" 1. számú

Westsik Vilmos úti telepéről származó szennyvíziszap komposzt viszonylag homogén nehézfém-szennyezettség szempontjából.

Következő lépésként megvizsgáltuk, hogy a talajhoz kevert szennyvíziszap komposztból milyen nehézfémek (Cd, Cr, Pb), illetve nagy mennyiségben toxikus hatást kifejtő esszenciális mikroelemek (Cu, Mn, Zn) kerülnek be a három tesztnövénybe. Kiderült, hogy a szennyvíziszap komposzt elsősorban a növények gyökerében emeli meg a vizsgált elemek mennyiségét a kontrollhoz képest (14-16. táblázat).

14. táblázat: Szennyvíziszap komposzttal kezelt talajban nevelt tavaszi búza nehézfém- akkumulációja (tenyészedényes kísérlet, Nyíregyháza, 1995).

Cd Cr Cu Mn Pb Zn

Kezelések

µg g^-1 sz.a.

Gyökér

Kontroll^a 1,41^a 6,07^a 15,9^a 136^a k.h.a. 85,2^a 5% szennyvíziszap komposzt 1,68^a 5,49^a 36,5^b 147^a k.h.a. 195^b 10% szennyvíziszap komposzt 1,81^a 5,82^a 31,9^b 112^a k.h.a. 208^b 25% szennyvíziszap komposzt 1,55^a 5,41^a 41,2^b 134^a k.h.a. 289^c

Hajtás

Kontroll^a k.h.a. k.h.a. 2,66^a 55,4^a k.h.a. 38,0^a 5% szennyvíziszap komposzt k.h.a. k.h.a. 4,97^a 46,2^a k.h.a. 137^b 10% szennyvíziszap komposzt k.h.a. k.h.a. 3,36^a 41,1^a k.h.a. 160^b 25% szennyvíziszap komposzt k.h.a. k.h.a. 5,15^a 50,7^a k.h.a. 143^b

Kalász

Kontroll^a k.h.a. k.h.a. 3,40^a 43,3^a k.h.a. 138^a 5% szennyvíziszap komposzt k.h.a. k.h.a. 6,67^b 56,3^a k.h.a. 149^a 10% szennyvíziszap komposzt k.h.a. k.h.a. 4,82^ab 39,5^a k.h.a. 99,7^a 25% szennyvíziszap komposzt k.h.a. k.h.a. 5,41^ab 37,9^a k.h.a. 103^a

a100 % szennyezetlen barna erdőtalaj. Tukey-féle b-teszt. A különböző betűindexet kapott értékek szignifikánsan (P<0,05) különböznek egymástól; n=3. Rövidítések: sz.a.=szárazanyag, k.h.a.=kimutatási határ alatt.

A legtöbb termesztett növényben „működik a gyökérszűrő” (2.3. fejezet), tehát a felvett nehézfémek leginkább a gyökérben halmozódnak fel, mindez az általunk tanulmányozott három növényfajra is érvényesnek bizonyult. A nagyobb szennyvíziszap komposzt dózisok esetén a növényekben mért nehézfém mennyiségek már a fitotoxicitást okozó értékekhez (KABATA-PENDIAS és PENDIAS, 1992; 2001) közelítettek. Mindez magyarázatul szolgálhat a nagyobb szennyvíziszap komposzt dózisok (25% és esetenként 10%) hatására bekövetkezett gyökértömeg és szárazanyag-hozam csökkenésre (SIMON, 2001c). Búza és árpa esetén a környezeti és humán-egészségügyi szempontból kritikus hatásúnak tekintett Cd, Cr, és Pb nem transzlokálódott a hajtásba, illetve a kalászba (14-15. táblázat). Feltételezhető tehát, hogy a nyíregyházi szennyvíziszap komposzt mezőgazdasági célra történő hasznosítása során a

vizsgált nehézfémek nem kerülnek be túlzott mértékben a fenti gabonafélék takarmányozási célra hasznosított részeibe.

15. táblázat: Szennyvíziszap komposzttal kezelt talajban nevelt tavaszi árpa nehézfém- akkumulációja (tenyészedényes kísérlet, Nyíregyháza, 1995). értékek szignifikánsan (P<0,05) különböznek egymástól; n=3. Rövidítések: sz.a.=szárazanyag, k.h.a.=kimutatási határ alatt.

16. táblázat: Szennyvíziszap komposzttal kezelt talajban nevelt kukorica nehézfém- akkumulációja (tenyészedényes kísérlet, Nyíregyháza, 1995). értékek szignifikánsan (P<0,05) különböznek egymástól; n=3. Rövidítések: sz.a.=szárazanyag, k.h.a.=kimutatási határ alatt.

Kukorica esetén a Cd, Cr és Pb már a szárba és a levélbe is bekerült (16. táblázat), mennyisége azonban nem haladta meg az általában már fitotoxicitást okozó értékeket (Kabata-Pendias és Pendias, 1992; 2001).

A szennyvíziszap komposzt hatására mindhárom vizsgált növényfajban jelentősen megnőtt a Zn-, Cu-, és egy esetben (árpa gyökér) a Mn-tartalom. A tenyészedényes kísérletek eredményei alapján elsősorban a cinktartalom megemelkedése figyelmeztető, mivel ennek mennyisége már elérte a fitotoxicitást okozó értékeket a gyökérben és a föld feletti szervekben egyaránt. Vizuális cinktoxicitásra utaló tüneteket azonban ennek ellenére sem tapasztaltunk (2-4. fotó), sőt a kezelt kultúrák levelei zöldebbek voltak, több klorofillt tartalmaztak, és javult a fotoszintézisük, valószínű a szennyvíziszapból bekerült nitrogéntöbblet hatására (SIMON, 1996).

Későbbi tenyészedényes kísérleteink is megerősítették, hogy a nyíregyházi, debreceni és a miskolci szennyvíziszapból elsősorban a cink és a réz kerülhet be a mezőgazdasági növényekbe. A nyíregyházi búzaszalmával komposztált szennyvíziszap, a debreceni anaerob módon rothasztott szennyvíziszap és a miskolci riolittufa őrleménnyel és karbidmésszel érlelt, granulált szennyvíziszap hatását a rozsra, a szudánifűre, az őszi káposztarepcére, és a takarmányborsóra a fentiekhez hasonló tenyészedényes kísérletekben tanulmányoztuk 2001-2004 között (URI et al., 2003abc; URI és SIMON, 2005; URI et al., 2005ab). A szennyezetlen barna erdőtalajt (3.2. fejezet) először 2,5% (m/m), illetve 10% szennyvíziszappal kezeltük, majd a következő tenyészedényes kísérletekben az iszapok arányát a kezdeti 2,5%-os kis dózisról 5%-ra, 7,5%-ra, végül 10%-ra emeltük. A nagyobb 10%-os kezdeti dózist 15%-ra emeltük, és ezt az arányt a továbbiakban már nem változtattuk meg. Mindhárom szennyvíziszap valamennyi dózisban elsősorban a talaj Cu- és Zn-tartalmát emelte meg, és ez a többlet valamennyi tesztnövény föld feletti szerveiben is megjelent, kivéve a rozst (URI et al., 2003abc; URI és SIMON, 2005; URI et al., 2005ab). Hazai és külföldi kutatók is arról számoltak be, hogy az általuk tanulmányozott szennyvíziszapokból tenyészedényes és szabadföldi kísérletekben cink és réz került be a tesztnövényekbe (HERNÁNDEZ et al., 1991;

JUSTE és MENCH, 1992; KORCAK és FANNING, 1985; LAVADO et al., 2005; PAP és PAPNÉ

KRÁNITZ, 1997; PETRÓCZKI et al., 2005; URI és SIMON, 2005; VERMES, 2003; WEI és LIU, 2005).

A fenti szennyvíziszapokban lévő nehézfémek kötésformáit háromlépcsős frakcionált fémkivonási módszerrel (szekvens extrakcióval) (PETRUZZELLI et al., 1994) is megvizsgáltuk.

A vizsgálat során az iszapok oldható nehézfém-frakcióját vizes extrakcióval, majd kicserélhető frakcióját KNO3-os kivonással, és végül a szerves komplexben kötött és karbonát

formában található frakcióját pedig CaCl2-os EDTE-oldattal végzett kivonással határoztuk meg. Megállapítottuk, hogy a Zn a vizsgált közegek közül a nyíregyházi és a debreceni iszap szerves anyag és karbonát frakciójában fordult elő a legnagyobb mennyiségben. Itt a Cd mennyisége a három frakcióban arányaiban a Zn-hez hasonló volt. A Cr a debreceni iszap vízoldható frakciójában mutatott kiemelkedő értéket. Jelentős ólomtartalom a nyíregyházi iszap harmadik kioldási frakciójában volt jelen (URI és SIMON, 2002ab; URI és SIMON, 2003).

Mindhárom szennyvíziszap kis dózisai serkentették a tesztnövények szárazanyag-hozamát A tesztnövényeken fitotoxicitási tünetek még a legnagyobb dózis esetén sem jelentkeztek.

(URI et al., 2003a; URI et al., 2005b).

A kísérletsorozat végén az iszapok talajmikrobiológiai hatásait is tanulmányoztuk (URI et al., 2006). Megállapítottuk, hogy a talaj szennyvíziszapokkal történt kezelése és a talaj-mikroorganizmusainak száma és aktivitása között szoros összefüggés van. Mindhárom szennyvíziszap valamennyi mintavételi időpontban szignifikánsan megnövelte az összcsíraszámot és a mikroszkopikus gombák számát a talajban, illetve nem csökkentette le azt a legnagyobb dózisok esetén sem. A szennyvíziszapok fokozták az ureáz, a dehidrogenáz és a celluláz enzim aktivitását a talajban, míg a foszfatáz-aktivitás lényeges változást nem mutatott. A vizsgált iszapok közül a debreceni rothasztott szennyvíziszap talajmikrobiológiai hatása kifejezetten kedvező volt (URI et al., 2006).