Ugrás a tartalomhoz

Agro-ökológia

Dr. Godó Zoltán (2011)

3.11 Talaj lúgossága

3.11 Talaj lúgossága

A talajt a pH > 8,5 értéknél nevezhetjük lúgosnak. pH > 8,2 fenoftalein lúgosságot okoz az OH-, CO32+

Egyéb lúgosságot okozó anyagok:

• hidrogénkarbonát
• szilikát
• metaszilikát
• aluminát

Lúgos talajokon a következo hatásokat figyelhetjük meg:

• Magas pH, termésdepresszióhoz, azaz a növényi produkció csökkenéséhez vezet.
• Oldhatóság, felvehetoség megváltozása, relatív hiány pl. bróm, magnézium, cink, mangán, réz, foszfor elemeknél.
• Kalcium hiány, nátrium, klór, magnézium toxicitás, NH4+ és Ca2+ csökkenése.

3.11.1 Környezetszennyezés okozta talajlúgosodás

2010 Október 4-én 12:30-kor átszakadt az Ajka és Devecser közötti, 400x600 méteres vörösiszap-tároló gátja. A kiömlo 1 millió köbméternyi iszap elöntötte Kolontár, Devecser és Somlóvásárhely mélyebben fekvo részeit. A vörösiszap-katasztrófa emberéletben, lakóházakban és a vidék természeti környezetében: a talajban, természetes vizekben is hatalmas pusztítást végzett.

A vörösiszap többféle fémvegyület elegye, a timföld gyártásának mellékterméke, lúgos kémhatása miatt fokozottan veszélyes hulladék. Hazánkban a vörösiszapot nem dolgozzák fel, csak tárolják. Az évtizedek alatt összesen 55 millió tonna vörösiszap halmozódott fel a zagytározókban szerte Magyarországon. Nyitott zagytározó van Ajka mellett, Almásfüziton és Neszmélyen, illetve zárt Mosonmagyaróváron.

A veszélyes anyagok szállításának nemzetközi szabályait meghatározó bázeli egyezmény 11,5-ös pH-érték felett tekint egy lúgos anyagot veszélyesnek. Az ajkai tározóból kiömlött vörösiszap pH-értéke 13 (összehasonlításként a tömény hipó pH-ja 12), ami azt jelenti, hogy egymilliószor lúgosabb a víznél.

Figure 3.1. Vörösiszap a talajon

3-1. ábra. Vörösiszap a talajon


Forrás: RTL Klub és Digital Globe Imagery

A vörösiszap-szennyezés nem csak a jelentos lúgosságával okoz gondot, hanem a környezetbe kikerült rendkívül káros fémek (kadmium, króm, nikkel, vanádium, vas, ólom, arzén, cink, higany) jelentenek fenyegetést a talajra, az élovilág és az emberek egészségére. Habár a pánik elkerülés érdekében harsányan kommunikálták, hogy a megengedett határértékeknél kisebb ezek mennyisége a vörösiszapban.

A kifolyt vörösiszap kémiai összetétele

Az MTA, a MÁFI és egy független szervezet, a Bálint Analitika munkatársai közel húsz, Kolontár és Devecser térségében összegyujtött vörösiszap minta elemzését végezték el. Az adatok szerint a kiömlött vörösiszap heterogén anyag, összetétele helyrol-helyre bizonyos határok között változik. A környezeti szempontból legfontosabb fémekre vonatkozó eredmények a következok:

A vörösiszap összetételére nincsenek eloírások, ezért viszonyítási alapnak a mezogazdaságban, talajjavításra használható szennyvíziszapokra (EU lista szerinti kódszámuk 20 03 06) megengedett határértékeket tekintettük.

MintákVörösiszap fémtartalma (mg/kg)
AsCdCrHgNiPbZn
MTA KK AKI 2010.10.051a135-144n.d.632-6771,64-8,59192-219189-19547,9 56,7
MTA KK AKI 2010.10.051b33,4-35,7n.d.83,4-85,8n.d.64,3-73,143,2-53,936,8-43,6
Bálint Analitika 2010.10.05243,6-44,52,30-2,42689-7210,54-0,67281-28980,9-83,2142-155
Bálint Analitika 2010.10.05327,9-32,30,24-0,3457,6-74,50,18-0,2826,3-36,47,52-11,864,2-77,9
MÁFI 2010.10.06481,6-1310,82-1,44360-6940,61-2,83143-32296,2-177108-172
Határértékek szennyvíziszapra575101000102007502500

n.d. nem mérheto

1a,b Az MTA KK AKI által 2010.10.05-én a gátszakadástól 100 méterre, illetve Kolontártól 1 km-re nyugatra vett minta adatai;

2 A Bálint Analitika által 2010.10.05-én a gátszakadástól mintegy 30, illetve 50 méterre vett 2 iszapminta adatai (határértékek);

3 A Bálint Analitika által 2010.10.05-én Kolontár belterületén vett 2 iszapminta adatai (határértékek);

4 A MÁFI által 2010.10.06-án Kolontár és Devecser térségében vett 10 iszapminta adatai (határértékek);

5 Az 50/2001 (IV. 3) Korm. rendelet szerint a mezogazdaságban felhasználásra kerülo szennyvíziszapra megadott határértékek

A vörösiszap minták a szennyvíziszapokra megengedett határértékeknél kisebb, esetenként jóval kisebb koncentrációban tartalmaznak kadmiumot, krómot, higanyt, nikkelt, ólmot és cinket. Az arzéntartalom az MTA KK AKI Kolompár külterületén vett mintájánál és a Bálint Analitika által vizsgált mintáknál ugyancsak kisebb a szennyvíziszap határértékénél; az MTA KK AKI a gátszakadás közelében vett mintánál, és a MÁFI az által gyujtött mintáknál a táblázatban szereplo határértéknél magasabb arzéntartalmakat mértek.

A vörösiszap kioldható fémtartalma

A vörösiszap fentiek szerinti fémtartalma akkor jelent valós környezeti veszélyt, ha a fémek kioldódnak a vörösiszapból. Ezáltal ugyanis egyrészt mobilizálódhatnak, másrészt az élo szervezetek könnyebben fel tudják azokat venni. A fémek kioldódását száraz vörösiszap mintákon, desztillált vizes, illetve az MSZE 21420-31 szabvány szerinti pH=4,5-s ammónium-acetátos pufferben kezelések után határozták meg. Az eredményeket az alábbi táblázat tartalmazza.

MintákOldatok fémtartalma (μg/l)
AsCdCrHgNiPbZn
MTA KK AKI 2010.10.051 desztillált vízk.h.ak.h.ak.h.ak.h.a19060k.h.a
MTA KK AKI 2010.10.051 ammónium-acetát pufferk.h.ak.h.ak.h.ak.h.ak.h.ak.h.ak.h.a
Mérés kimutatási határa203140,780,8
Határérték szennyvízre20020250010100010005000

k.h.a. - kimutatási határ alatt

1 Az MTA KK AKI munkatársai által 2010.10.05-én a gátszakadás helyének közelébol és Kolontár külterületén vett 2 minta adatai

A mérési adatok alapján a vizsgált fémek nem oldónak ki a vörösiszapból az adott feltételek mellett.

Forrásadatok: Az ajkai vörösiszap-ömléssel kapcsolatban 2010. október 12-ig végzett vizsgálatok eredményeinek összefoglalása. MTA Kémiai Kutatóközpont, Anyag –és Környezetkémiai Intézet

Figyelembe kell azonban venni, hogy ezek a határértékek a szennyvíziszapokra vonatkoznak, amelyeket a környezettol jól elzárva kell(ene) tartani. Az élovilágban ez a koncentráció katasztrofális! A laboratóriumi körülmények közötti kioldódás alacsony értéke több mint valószínu, hogy nem vonatkoztatható a természetben lejátszódó folyamatokra. Oly sokszor, élettudományokkal foglalkozó kutatók számára pedig nap mint nap bizonyítja a természet, hogy az In vitro (kémcsoben) körülmények között lejátszódó folyamatok egészen másképp viselkednek In Vivo (éloben) környezetben. Az élovilág sokkal összetettebb mint azt bárki is felfoghatná.

Ne legyenek illúzióink! A nehézfémek elobb vagy utóbb bejutnak az élolényekbe és ezzel az ökológiai körforgásba, mert ott vannak. Lassan oldódnak majd, kötodnek különbözo kémiai vegyületekhez. A talaj edafon és a növények fel fogják venni a talajból, a levegobe kerülo iszapport be fogják lélegezni az élolények és még számos változatos, eddig ismeretlen úton fel fogják venni ezeket a mérgeket az élolények.

Kármérséklés

A kármentesítést nem érzem megfelelo kifejezésnek. A Marcal folyóba 4 helyszínen juttattak gipszet (500-600 tonna körül) és ecetsavat a lúgos kémhatás közömbösítésére. A pH értéket így sikerült 10 körülire csökkenteni. Ennek ellenére a Marcalban az élet gyakorlatilag teljesen kipusztult. Az érintett termoterületek talajában kipusztult az edafon. Ezen a baktériumtrágya sem segíthet, hiszen ezeknek a törzseknek a mesterséges bejuttatása után azokból pár év múlva nyomuk sem található. A talaj elso megközelítésben 15 cm mélyen érintett a szennyezodésben. Ezt a mennyiséget azonnal el kell távolítani róla. A mélyebb bemosódás nem bizonyított , de valószínusítheto. Ezután a pH szintet kell beállítani, de úgy, hogy a lekötött nehézfémek ne kerüljenek oldatba. Késobb pótolni kell a talaj tápanyagokat, hogy a talajélet helyreálljon. Végül pedig fitoremediáció szükséges, azaz ellenálló növényfajok telepítése, mint például olasznád, olajfuz, nyírfa vagy éppen seprufu. Természetesen ezekben meg fog jelenni a fémszennyezés, ami további szakszeru kezelést igényel majd.

Redoxi- reakció

A redoxi- reakció során elektronleadás, illetve felvétel történik. Az egyszeru folyamatok között van bomlás, helyettesítés, egyesülés. Ezek a folyamatok homogén és heterogén közegben egyaránt végbemennek. Az egyesülés sok esetben oxigénnel történik, de ezen felül más reagens is elofordulhat. A vegyület a bomlás során összetevoire esik szét, ami elektronátmenethez kapcsolódik. A helyettesítésnél az egyik vegyület a másik vegyület helyébe lép a reakció során, ez a típus gyakran a fémek savban történo oldásakor keletkezik, ha hidrogén fejlodik. Általában egy oxidálószer (talajok esetében ez leggyakrabban a levego oxigénje, vagy fémion) és egy redukálószer (talajoknál ez leggyakrabban valamilyen szerves anyag, vagy fémion) reagál egymással, úgy, hogy az oxidálószer felveszi a redukálószer által leadott elektronokat.

Redoxipotenciál (Eh): Platina elektród és egy ismert összehasonlító elektród között kialakuló potenciálkülönbség.

Redoxi folyamat: ox1 + red2 ⟷ red1 + ox2

Pl:

2FE(OH)3 + H2S + 4H + ⟷ 2 FE2 + S + 6H2O

Redoxi potenciált számíthatunk a Nerst egyenlettel:

A talajok redoxi potenciálját befolyásolja a levegoellátottság, nedvességtartalom, szemcseösszetétel, pH érték.

A talaj felso rétegében 100 – 600 mV között mozog az értéke. Ha a talaj száraz, akkor csökken, ha nedves, akkor no a redoxi potenciál. 55-56 mV-al változhat a redoxipotenciál értéke 1 pH egység változásakor.

Ahol: rH: a redoxirendszerben lévo hidrogéngáz parciális nyomásának negatív logaritmusa.

Ha a talajban az rH értéke < 15, akkor redukciós folyamatok vannak jelen, ha pedig rH > 25, akkor oxidációs.