Egy homok textúrájú barna erdőtalajjal beállított tenyészedény-kísérletben kétféle meszező anyag (mészkő és dolomit) hatását vizsgáltuk a talaj vízoldható szerves-C-(dissolved organic carbon, DOC) és szerves-N-(dissolved organic nitrogen, DON) tartalmára, zab (Avena sativa L.) jelzőnövény alkalmazásával. A tenyészidő alatt három alkalommal (a 6., 10. és a 15. héten) vettünk talajmintát. A kísérlet eredményei alapján az alábbi megállapításokat tehetjük:

• A DOC mennyisége statisztikailag igazolható módon növekedett a mészadagok növekedésével mindhárom mintavételi időpontban. Ennek oka a pH emelkedése, ill. a mikrobiális aktivitás fokozódása. A talaj pH-ja és a DOC közötti összefüggés legjobban az y = 0,3733e^0,7893x, r = 0,903*** egyenlettel írható le.

• A DON esetében csak az 1. mintavételnél találtunk szignifikáns mészhatást, a tenyészidő további részében statisztikailag igazolhatóan nem növekedtek a DON-koncentrációk a mészadagokkal.

• Vizsgálataink arra utalnak, hogy a DOC és a DON biodegradációja eltérő sebességű az adott kísérlet körülményei között.

• A talaj vízoldható szerves-C-tartalma a 15 hetes tenyészidő alatt szignifikánsan nem változott, míg a DON-koncentráció szignifikáns csökkenést mutatott.

• A mészkőpor alkalmazásakor magasabb DOC-, ill. DON-koncentrációkat mértünk, mint a dolomitkezeléseknél, de ez statisztikailag nem volt igazolható.

A megengedett határértéket meghaladó fémtartalmú városi szennyvíziszapnak a kísérleti talajok (savanyú és karbonátos homok, ill. savanyú agyagos vályog és karbonátos vályog) Co, Ni, Mn, Cu és Zn frakcióira (mobilis: 1 M NH ₄ NO ₃ -oldható, mobilizálható: ammónium-acetát+EDTA-oldható, „összes”: cc. HNO ₃ +cc. H ₂ O ₂ roncsolás) és a tavaszi árpa szemtermésének elemtartalmára gyakorolt hatását vizsgáltuk tenyészedény-kísérletben. Az alkalmazott iszapterhelések a következők voltak: 0, 2,5, 5, 10 és 20 g iszap szárazanyag/kg légszáraz talaj. Az 5 iszapkezelés×4 talaj = 20 kezelés×4 ismétlés = 80 edényszámot tett ki. A kapott eredményeket az alábbiakban foglaljuk össze: – A talaj elemfrakciói és az árpaszem elemtartalma között regresszió-analízist végezve megállapítottuk, hogy az árpaszem és a talaj Co-, Ni-, Cu- és Zn-tartalmának kapcsolatát legjobban ezen elemek mobilis frakciójával jellemezhetjük. – Az iszappal kijuttatott elemek elenyésző hányada jelenik csak meg mobilis formában a talajban. Az eredmények azt mutatták, hogy minél gazdagabb a talaj a vizsgált elemekben, annál kisebb hányaduk van mobilis formában. A legnagyobb arányban a kijuttatott nikkel jelent mobilis elemként, átlagosan 3%-ban. A vizsgált elemek a Co és Mn kivételével a legnagyobb arányban a két homoktalajon, elsősorban a savanyú homokon voltak a mobilis frakcióban. A nyírlugosi talajon a legkisebb terheléssel kijuttatott Zn 19%-ban NH ₄ NO ₃ -oldható formában jelent meg. – A vizsgált elemek sorrendje a talajokon való megkötődés erőssége szerint a következő volt az adott kísérleti feltételek mellett: Mn > Zn > Cu > Ni = Co. – Az iszap pH-növelő hatásának eredményeképpen a vizsgált savanyú homoktalaj mobilis Co- és Mn-tartalma harmadára csökkent annak ellenére, hogy az „összes” elemtartalom nem változott szignifikánsan. Ez a csökkenés az árpaszem Co- és Mn-tartalmában is megmutatkozott. Ezért az iszapok szabadföldre történő elhelyezésénél az iszap elemtartalmán túl figyelembe kell venni egyéb paramétereit (pH, CaCO ₃ %, szerves anyag) is, mert azok a talaj tulajdonságait és ezen keresztül a szennyező elemek oldódását befolyásolhatják. A fenti megállapítások megnyugtatóak a szennyvíziszapok mezőgazdasági hasznosítása szempontjából, de miután a kísérleti eredményeket extrém elemterhelés mellett kaptuk, hasonló munka elvégzése javasolható megengedett elemkoncentrációjú szennyvíziszappal is.

Összegyűjtöttük a Szigetközre vonatkozó és az eltemetett rétegek kimutatását is lehetővé tevő talajfeltárások adatait és azokat szükség szerint további helyszíni vizsgálatokkal egészítettük ki. A használható korábbi feltárások helyei a Szigetközben egyenetlenül oszlanak el, a Mosoni-síkságon pedig majdnem teljesen hiányoznak, ezért ott különösen sok kiegészítő vizsgálatra volt szükség. Végül több mint 2000 talajszelvény 150 cm mélységig terjedő vizsgálatának adatsorait tekintettük át. A feltárások helyeinek koordinátáit digitális állományba rögzítettük. Saját feltárásaink helyeit GPS segítségével azonosítottuk, a más forrásból származó korábbi feltárások koordinátáit talajtérképek és topográfiai térképek egybevetésével határoztuk meg. A digitalizált pontokból térinformatikai szoftver segítségével, Thiessen poli-gonok képzése útján állítottuk elő a folthatárokat. Az eltemetett humuszos talajrétegek vizsgálata során megállapítottuk, hogy azok többnyire mélyen helyezkednek el, humusztartalmuk általában nem nagyobb, mint a feltalajé, foszforhiányosak, biológiailag inaktívak, oldható mikroelem-tartalmuk réti dinamikára utal. Környezetvédelmi szempontokat is figyelembe véve, jelenlegi helyzetükben hagyásukat tartjuk célszerűnek. Az elvégzett radiokarbon meghatározások alapján megállapítható, hogy az eltemetett rétegek keletkezése a különböző helyszíneken 3-4 ezer éves időtartamban történhetett. A területi elterjedésre vonatkozóan megállapítottuk, hogy foltokban vannak ugyan, de összes területük a Szigetköz mintegy 20%-át lefedi a korábbi 3-4%-os becsléssel szemben. A Szigetköz belső területén az eltemetett humuszos rétegű foltok félköríves, vagy orsós elrendeződését véltük felfedezni. A Mosoni-síkságon Bezenyétől Kimléig a Mosoni-Duna mentén alkotnak majdnem teljesen összefüggő sávot. Kimlétől Öttevényig ez a sáv félkörívben egészen Lébényig, a Rábca hordalékkúpjáig jut el, megkerülve a Mecsér alatt lévő nagy pleisztocén eredetű foltot.

Munkánk célja az volt, hogy modellezzük az indukált fitoextrakció alkalmazásának lehetőségét extrém talajszennyezettség esetén. A kutatásunkat több irányvonal köré csoportosítottuk:Különböző fémfeltárási módszerekkel meghatároztuk a talaj nehézfémtartalmát, illetve egy speciális szekvenciális feltárási sorral a különböző mobilitású elemhányadokat elkülönítettük. Ennek segítségével kerestük a legjobban alkalmazható fitoremediációs eljárást.Tenyészedény-kísérlet során különböző arányban (1:1, 1:2, 2:1, 3:1) tavi iszappal kevert szennyezett közeg toxikus anyagait –megfelelően kiválasztott kelátképző segítségével –indukált fitoextrakcióval csökkentettük.Megállapításaink a következőkben összegezhetők:–A kísérleti parcellákon vizsgált hőmérsékleti viszonyok, a talaj–víz–növény kapcsolatrendszer szempontjából fontos talajtani paraméterek szélsőséges élőhelyet, talajviszonyokat tükröznek: magas pH, a fizikai paraméterekből adódóan szélsőséges víz- és hőgazdálkodási tulajdonságok.–A vizsgálati parcellák anyagának királyvíz-oldható ún. „összes” nehézfém-tartalma mind a hét vizsgált elemet tekintve többszörösen meghaladja a 10/2000. KöM–EüM–FVM–KHVM együttes rendeletben megadott szennyezettségi „B” határértéket. A magas nehézfémtartalom a növényi fejlődést gátolta. Ennek kikü-szöbölésére a tenyészedény-kísérlet során különböző arányú hígításokkal dolgoztunk, a szennyezett talajt nehézfém mentes tavi iszappal kevertük.–A különböző mobilitású elemhányadok elkülönítése, valamint az indukált fitoextrakcióhoz szükséges kelátképző mennyiségének meghatározására szekven-ciális feltárást végeztünk. Az extrakciós eljárás során öt fémet vizsgáltunk: Cd, Ni, Zn, Cu és Pb. A fémtartalom felvehetősége alapján mintáinkban a legkisebb (0–5%) arányban mobilis az Pb, 10–20% a mobilis rész aránya a Cu esetében, 20–30% a Ni esetében, és legmagasabb (40–60%) a Zn és Cd esetében.–A kelátkezelés hatására a minták felében megemelkedett a növények által felvett nehézfém mennyisége. A növekedés általában 8–30% között volt, de kimagasló, minden várakozást felülmúlt a nádképű csenkesz 2:1 arányú hígítás melletti 174%-os Cu- és 146%-os Zn-felvétele. Mind a napraforgó, mind a nádképű csenkesz esetében a szennyezett talaj:tavi iszap 1:1, 2:1, 1:2 arányú keverékek bizonyultak a leghatékonyabbaknak. Mivel vizsgálataink a keverési arányokat illetően 4–4, a növényeket illetően pedig 2–2 független párhuzamos mintával zajlottak, eredményeink csak tendencia jelleggel értelmezhetők.–A talajban történő változások nyomon kö_v

Összefoglalás

A fitoremediációs eljárások alkalmazása költséghatékony és környezetkímélő megoldást jelent a szennyezett területek helyreállítására. Korábbi kutatások alapján a bársonyvirágok alkalmasak lehetnek nehézfémmel szennyezett területek fitoremediációjára, azonban kevés információval rendelkezünk arról, hogy a fémeknek milyen toxikus hatása van ezekre a növényekre. Kutatásunk során két különböző kísérletet (egy előkísérletet és egy tenyészedény kísérletet) állítottunk be négy kiválasztott nehézfém (Cd, Pb, Cu, Zn) növényi bioakkumulációjának és toxicitásának vizsgálatára három különböző bársonyvirág fajon.

A csíranövényes előkísérlet alapján a kisvirágú bársonyvirág (Tagetes patula) volt a legkevésbé érzékeny az alkalmazott nehézfémekre, ezért ezt a növényt alkalmaztuk a tenyészedény kísérlet során. A tenyészedény kísérletben a növényeket a magyar jogszabályokban meghatározott talaj nehézfém szennyezettségi határérték 0-, 1-, 2- és 4-szeres dózisainak tettük ki. 120 napos talaj-növény interakció után mértük a növény növekedési paramétereit (hajtáshossz és tömeg, gyökérhossz és tömeg), valamint az esztétikai paramétereit (levelek és virágok száma, virágok átmérője). A növény hajtásának és a teszttalaj nehézfémkoncentrációit HNO₃+H₂O₂ feltárás után atomabszorpciós spektrofotométerrel határoztuk meg.

Az eredményeink alapján a kisvirágú bársonyvirág képes a Cd és a Zn bioakkumulációjára a hajtásában, mivel 7-18-szor nagyobb koncentrációt mértünk a növény hajtásában, mint a teszttalajban. A Cu szintén akkumulálódott a hajtásban, azonban a növekvő Cu dózisok hatására a felhalmozódás mértéke csökkent. A növényi paraméterek (a Zn-terhelések kivételével) csak a legnagyobb dózisú nehézfém-terhelésekben csökkentek szignifikáns mértékben a kontrollhoz képest. A Zn szignifikánsan csökkentette a hajtáshosszt, a gyökér száraz tömegét, valamint a virágok átmérőjét már 400 mg kg-1 koncentráció esetén is.

Az eredményeink szerint a kisvirágú bársonyvirág alkalmas lehet kadmiummal, rézzel vagy cinkkel szennyezett talajok fitoremediációjára a vizsgált koncentráció-tartományokban. Alkalmazásuk városi területeken (pl. közparkokban, középületek és lakóházak kertjeiben, vagy utak melletti zöldfelületeken) megfelelő lehet, mivel ezek a növények a környezetet is szépítik.

Három magyar, egy szlovákiai, egy romániai és egy algériai savanyú talajon vizsgáltuk az 1990-es évek elején hazánkban forgalomban lévo, Kola-apatitból készült szuperfoszfát és az Algériából származó bázikus, reaktív nyersfoszfát hatását a talajok pH-jára, könnyen oldható (AAAc-EDTA-oldható)  Cd-, Cr- és Sr-tartalmára, valamint ezen elemek növényi koncentrációjára tenyészedény-kísérletben vörös here jelzonövénnyel. A kiindulási talajok vizes pH-ja az NK- és a szuperfoszfát-kezelés hatására a talajok pufferkapacitásától függoen csökkent. A bázikus nyersfoszfát viszont (ugyanolyan adagú NK-kezelés mellett) növelte a talajok vizes pH-ját. A változás mértéke a kiindulási talajok tulajdonságainak és az alkalmazott nyersfosz-fátadag függvénye volt.  A pH-növekedés mértéke és a kiindulási talajok pH-ja között negatív összefüggés volt megfigyelheto.  A tenyészedény-kísérletben az algériai nyersfoszfát és szuperfoszfát növekvo adagjai növelték a talajminták könnyen (AAAc-EDTA-) oldható Cd- Cr- és Sr-mennyiségét, azonban koncentrációjuk a megengedett határértékek alatt maradt.  A vörös herét öt alkalommal vágtuk, analízisük vágásonként történt. A talajok többségénél a talajtulajdonságok, a P-forma és P-adag hatása az egyes vágásokban hasonló tendenciájú volt egy-egy elem esetén, ezért eredményeinket a vörös here 1. vágásának adatai alapján mutattuk be. A vizsgált elemek növényben mért koncentrációjában viszont eltéro szerepet játszott a kiindulási talaj tulajdonsága, a P-trágya formája, a P-adag nagysága, a növények kora és a vágások száma. A vörös here elso vágásában a Cd-, Cr- és a Sr-koncentráció elemenként is különbözo volt. A vizsgált elemek koncentrációja a vörös herében a talaj pH-jával negatív korrelációt mutatott, így ezeknek az elemeknek a koncentrációja a növényekben a gyengén savanyú talajokon alacsonyabb volt, mint az erosen vagy a szélsoségesen savanyú talajokon. Az 1. vágás növényeiben a kadmium a gyengén és közepesen savanyú talajokon nem volt kimutatható mennyiségben (az algériai nyersfoszfát extrém adagjai kivételével), az erosen és a szélsoségesen savanyú talajok növényeiben viszont mérheto Cd-koncentrációkat találtunk. A növények Cd-koncentrációját csak a szélsoségesen savanyú romániai talajon növelte a nyersfoszfát, az erosen savanyú szlovák talajon az extra nyersfoszfátadagok viszont csökkentették azt. A króm a kompolti és a szentgyörgyvölgyi gyengén savanyú talajok növényeiben az 1. vágásban nem, vagy csak a kimutathatósági határnál alig nagyobb mennyiségben volt mérheto. A gyengén savanyú, kis pufferkapacitású, alacsony szervesanyag-tartalmú algériai homoktalajon a növények Cr-koncentrációja a kontrollmintán és a szuperfoszfát-kezelésekben a kimutathatósági határ alatt volt, a nyersfoszfátkezelésekben viszont mérheto volt, és a dózis emelésével a növények Cr-koncentrációja is nott. (A további vágásokban ezt a hatást nem tapasztaltuk.) Ezzel ellentétes hatás volt megfigyelheto az erosen savanyú szlovákiai podzol talajon, ahol minden alkalmazott nyersfoszfátadag esetén a kimutathatósági határ alá csökkent a vörös here Cr-koncentrációja, feltehetoen a kation formájú Cr-vegyületek oldékonyságának csökkenése következtében.  A vörös herében a Sr-koncentrációt is alapvetoen a kiindulási talajok tulajdonságai határozták meg, de a talajok savanyúsága nem játszott olyan domináns szerepet, mint az elozo elemeknél. A vörös here Sr-koncentrációját minden vizsgált talajon befolyásolta a P-trágya formája és adagja. A növények Sr-tartalma a szuperfoszfátadagokkal - ezen P-forma magas Sr tartalma miatt -növekedett. A kontrollnövények Sr-tartalmához képest a nyersfoszfát is emelte a növények Sr-tartalmát, de a nyersfoszfátadag emelésének hatása kisebb mértéku volt a szuperfoszfáténál.  A vizsgált elemek koncentrációja és a vágások között eltelt ido közötti kapcsolatról elmondhatjuk, hogy a vörös here Cd- és Sr-koncentrációját a növények kora nem befolyásolta.A növények Cr-koncentrációja viszont a talaj tulajdonságaitól függetlenül mindig a fiatalabb növényben volt a nagyobb.   A vágások számának növekedésével minden talajon kimutatható volt a növényekben a Cd- és a Sr-koncentráció csökkenése. A Cr-koncentráció viszont emelkedett, de erosen savanyú és a szélsoségesen savanyú talajokon az 1. vágás után a további vágásokban is megmaradt az extra nyersfoszfátadagok Cr-koncentrációt csökkento hatása a növényekben. A legutolsó vágás növényeiben, ahol a növények már szélsoséges feltételek mellett nottek (10 °C alatti átlaghomérséklet, kevés fény) a Cr-koncentráció megnott. Ez a növekedés (stresszérzékenység) nagyobb volt az erosen, a szélsoségesen savanyú talajokon és az algériai homoktalajon. A vörös here jelzonövénnyel végzett tenyészedény-kísérlet adataiból látható, hogy a 18 mg kg^-1 Cd- és 191 mg kg^-1 Cr-tartalmú, extrém adagú nyersfoszfát talajba juttatása - a tenyészedény-kísérlet korábban említett intenzív elemforgalma ellenére - nem növelte a talajba került elemek mennyiségének arányában a növények elemtartalmát. Ez valószínuleg elsosorban a bázikus nyersfoszfát pH-növelo hatásának, a potenciálisan toxikus kationok kisebb mobilitásának, csökkent növényi felvehetoségének tulajdonítható.