Miskolci Egyetem

Műszaki Földtudományi Kar

Hidrogeológiai – Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék

AZ AEROB BIOLÓGIAI LEBONTÁS

ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK VIZSGÁLATA A

KÁRMENTESÍTÉSBEN

Szakdolgozat

Készítette: Szabó Judit

Szakirány:

Geokörnyezeti szakirány BSc.

Konzulensek: Dr. Bokányi Ljudmilla

Egyetemi docens Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézeti Tanszék

Dr. Madarász Tamás

Egyetemi docens Hidrogeológiai – Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék

Székely István PhD hallgató

Hidrogeológiai – Mérnökgeológiai Intézeti Tanszék

Beadás dátuma: 2017. 12. 01.

Miskolc, 2017

MISKOLCI EGYETEM

Környezetgazdálkodási Intézet

Hidrogeológiai-Mérnökgeológiai

Tanszék

UNIVERSITY OF MISKOLC

Institute of Environmental Management

Department of Hydrogeology and

Engineering Geology

——————————————————————————————————————————————————————

: H-3515 Miskolc-Egyetemváros, Hungary : (36) (46) 565-111/10-61 FAX: (36) (46) 563-465

Szabó Judit

szigorló környezetmérnök BSc hallgató záródolgozatának feladatterve

A dolgozat címe: Az aerob biológiai lebontás alkalmazhatóságának vizsgálata a

kármentesítésben

A dolgozat célja: Az aerob biológiai lebontás, ennek feltételei és korlátozó tényezőinek

részletes megismertetése. Az aerob biológiai lebontás alkalmazásának kísérleti vizsgálata

egy, a régióban tervezett kármentesítési projekt során.

A feladat részletezése:

A biológiai lebontásra vonatkozó szakirodalom tüzetes vizsgálata, szerzett tudásanyag

bemutatása: a mikroorganizmusok környezeti igényei, a természetes vizekben előforduló

szennyezők, élettani hatásaik.

A talaj bemutatása, funkcióinak, szennyezőinek ismertetése.

A talajvíz szénhidrogén szennyezés bioremediációs lebontásának kísérleti vizsgálata: a

kármentesítés folyamata, bioremediáció bemutatása, az elvégzett kísérletek ismertetése,

külön kitérve a felúszó fázis vizsgálatára.

A kísérletek eredményeinek szemléltetése, bemutatása, kiértékelése.

Összefoglalás.

A feladat készítésének helye:

Miskolci Egyetem

Műszaki Földtudományi Kar

Környezetgazdálkodási Intézet

Konzulensek:

Dr. Bokányi Ljudmilla, egyetemi docens

Nyerasnyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

Dr. Madarász Tamás, egyetemi docens

Környezetgazdálkodási Intézet

Székely István, PhD hallgató

Környezetgazdálkodási Intézet

Beadási határidő: 2017. december 04.

Miskolc, 2017. május 01.

Dr. Madarász Tamás

Intézet igazgató

Eredetiségi nyilatkozat

"Alulírott Szabó Judit, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója

büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom,

hogy ezt a dolgozatot saját magam készítettem, a benne leírt vizsgálatokat – ha ezt külön

nem jelzem – magam végeztem el, és az ismertetett eredményeket magam értem el.

Adatokat, információkat csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokból használtam fel.

Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más

forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem."

Miskolc, 2017. 12. 01.

...................................................

A hallgató aláírása

I

Tartalomjegyzék

1. Bevezetés ....................................................................................................................................1

2. A terület bemutatása .................................................................................................................2

A terület földtani jellemzői, beépítettsége ....................................................................................2

A terület éghajlata, vízrajza..........................................................................................................3

A területen elvégzett korábbi vizsgálatok és beavatkozások .......................................................3

3. A talaj jellemzői, a szennyezőanyagok viselkedése ...................................................................4

A talaj jellemzői ............................................................................................................................4

A talajflóra és fauna ......................................................................................................................6

A talaj funkciói ..............................................................................................................................7

A vizek főbb szennyezői és azok élettani hatásai ..........................................................................7

A szénhidrogén szennyezők előfordulása, eredete és élettani hatásai ..........................................9

2. Az alkalmazható műszaki beavatkozások .............................................................................. 13

A kármentesítés folyamata ......................................................................................................... 13

Az elvégezhető műszaki beavatkozások ...................................................................................... 15

In situ eljárások ............................................................................................................................ 15

Ex situ eljárások ........................................................................................................................... 16

A biológiai lebontásról ................................................................................................................ 19

A mikroorganizmusok környezeti igényei ....................................................................................... 19

5. A talajvíz szénhidrogén szennyezés bioremediációs folyamatának kísérleti vizsgálata ........ 22

Elvégzett kísérleteim bemutatása ............................................................................................... 23

Próbamérés .................................................................................................................................. 24

A második mérési sorozat .............................................................................................................. 27

Az eredményeim .......................................................................................................................... 30

A próbamérés ............................................................................................................................ 30

A második mérési kísérlet .......................................................................................................... 30

A felúszó minták vizsgálata ........................................................................................................... 37

II

A felúszó fázis lebontásához szükséges inokulum mennyiség meghatározásának vizsgálata ........... 39

6.A talajvíz mintákkal végzett kísérletek eredményeinek összegzése, konklúziók .................... 41

6.1.Az első kút ............................................................................................................................. 41

6.2.A második kút ....................................................................................................................... 42

6.3.A felúszó szennyező ............................................................................................................... 42

10. Köszönetnyilvánítás ................................................................................................................ 46

6. Mellékletek .............................................................................................................................. 47

Idézett forrásmunkák ..................................................................................................................... 56

Ábrajegyzék .................................................................................................................................... 57

1

1. Bevezetés

A környezet, és a környezeti elemek védelme kiemelkedően fontos szereppel bír

napjainkban, hiszen nem csak a jelenlegi ipari technológiákat kell úgy alakítanunk, hogy a

lehető legnagyobb mértékben környezet kímélőek legyenek, hanem a korábbi technológiák

által hátrahagyott, „örökölt” szennyezéseket is fel kell számolnunk. A jelenleg alkalmazott

környezeti eljárástechnikában illetve kármentesítésben egyre nagyobb teret hódít magának

a biológiai lebontás, ezért választottam szakdolgozatom témájául ennek vizsgálatát.

A szakdolgozatomban azt tűztem ki fő célként, hogy egy bizonyos területen érzékelt, a

talajvízben található szénhidrogén szennyezés határérték alatti koncentrációra való

csökkentésének a lehetőségeit vizsgáljam, illetve az alkalmazható műszaki

beavatkozásokat összehasonlítsam.

Elsőként megismerkedtem egy bizonyos terület földtani adottságaival, vízrajzával, az

adott terület beépítettségével. Következő lépésként megismerkedtem a szénhidrogén, mint

szennyező anyag hatásaival.

A harmadik fejezetben részletesen bemutatom a talaj fogalmát, alkotóelemeit és a

benne található élőlényeket. Jellemzem a talajban található szennyezőket és azok élettani

hatásait.

A negyedik fejezetben ismertetem a kármentesítést, mint folyamatot, illetve

érintőlegesen bemutatom az alkalmazható módszereket.

A következő fejezetben szakirodalmi áttekintésként tanulmányoztam a bioremediációt

és a biológiai lebontást. Megismerkedtem a mikroorganizmusok környezeti igényeivel.

Ezt követően bemutatom azt a kísérletsorozatot, amely során a biológiai lebontás

alkalmazhatóságát vizsgáltam a kármentesítésen belül. Vizsgálataim során az adott helyen,

a talajvízben észlelt szénhidrogén szennyezés lebonthatóságát vizsgáltam kísérletileg EM-

BIO és EM-BIO2 fantázianevű készítmények, illetve levegőztetés felhasználásával. Kapott

eredményimet részletesen ismertetem, majd az ezek alapján levont következtetéseimet is

bemutatom.

2

2. A terület bemutatása

Egy területen érzékelt szénhidrogén szennyezés megfelelő kezeléséhez,

kármentesítéséhez szükséges ismernünk az adott terület földrajzi adottságait, vízrajzát, így

meg tudjuk állapítani, hogy van-e a szennyezés környezetében védelemre szoruló terület,

például vízbázis, vagy az élővilág védelme miatt kiemelten fontos-e a terület. Így elsőként

ezeket kell megismernünk és megfelelő mennyiségű adatot gyűjtenünk.

A terület földtani jellemzői, beépítettsége

A terület, ahol megtalálható a szénhidrogén szennyezés a Kárpát-medencében,

Magyarország északkeleti részében, az Északi-középhegységben Bükk-hegység keleti

lábánál húzódó területen helyezkedik el.

Az Északi-középhegység földtana igen változatos. A Visegrádi-hegység, a Börzsöny, a

Cserhát, a Mátra és a Zempléni-hegység miocén andezites-riolitos vulkanizmus által

képződött. Salgón, Somoskőn és Medves-platón bazaltvulkanizmus nyomai figyelhetőek

meg foltokban. A Bükk és az Aggteleki karszt meghatározó kőzete a középidei mészkő és

dolomit, amely számos helyen a felszínre is bukik. Emellett megtalálható még

negyedidőszaki üledék (homokkő, homok, agyag, kavics, lösz) a Gödöllői dombságon, a

Csereháton és az Észak-borsodi dombvidéken. [1]

A terület legfontosabb ásványkincsei között egyaránt megtalálhatóak a különböző

érctípusok és az üledékes eredetű barnakőszén illetve lignit is. A hegyekben található

andezites, bazaltos kőzeteket és a mészkövet az építőiparban hasznosítják. Nem fémes

ásványkincsek közé tartozik még a Zempléni-hegység zeolitja (környezetvédelemben

használatos), perlitje (szigetelőanyagok gyártása) és kaolinja (porcelánipari alapanyag).

Az Északi-középhegység főbb résztájai: Visegrádi-hegység, Börzsöny, Cserhát, Mátra,

Bükk, Cserehát, Zempléni-hegység és az Aggteleki-karszt. [1]

Számunkra a legfontosabb részegység a fent felsoroltak közül a Bükk-hegység,

melynek a keleti lábánál húzódó Miskolci-Bükkalja területén található a szennyezés. Itt

részben folytatódik a riolittufa, melyhez miocén homok és kavics, valamint az Alföld

peremén pleisztocén lejtőanyagok és kis vastagságban felhalmozott lösz társul. Jellemző

talajtípusok a fekete nyiroktalajok, agyagbemosódásos barna erdőtalajok és a barnaföldek

továbbá az az erodált területekről származó humuszkarbonát. [1]

A szennyezett területet a magas fokú beépítettség jellemzi, amely nehezítheti a

kármentesítés során a műszaki beavatkozások elvégzését.

3

A terület éghajlata, vízrajza

A terület éghajlatáról sokéves átlagok megfigyelése alapján elmondható, hogy a

leghidegebb hónap rendszerint a január, a legmelegebb pedig a július. Az éves átlagos

csapadékösszeg 530 mm körüli, amely jellegzetes eloszlási görbét mutat. Jellemzően a

nyári félév csapadékosabb, a téli szárazabb. A napsütéses órák száma évente 1800 óra

körüli érték, melynek maximuma a nyári hónapokban van. [1]

Az éves csapadékmennyiség miatt az Északi-középhegység felszíni vízfolyásokban

gazdag. A vulkáni kőzetek alkotta helyeken jellemző a sűrűbb felszíni vízhálózat, míg a

mészköves területek jellemzője a barlangokban és karsztokban található felszín alatti víz,

karsztvíz. Egernél, Egerszalóknál és Miskolctapolcán számos természetes illetve

mesterséges gyógyforrás bukkan a felszínre. [1]

Az érintett terület a Szinva, a Hejő és a Sajó völgyében található, a legközelebb eső

felszíni vízfolyás a Szinva.

A területen elvégzett korábbi vizsgálatok és beavatkozások

A területen korábban és jelenleg is ipari tevékenység folyik, amely alapvetően a

fémmegmunkálási tevékenység, amely kiegészül különböző hőkezelési és felületkezelési

eljárásokkal. Ezen a tevékenységek során gyakran sor kerülhet a munkadarabok felületén

megtalálható hűtőfolyadék maradékok, illetve egyéb zsiradékok eltávolítására. Ezt a

zsírtalanítást oldószeres mosással végzik, ennek során szennyezett víz keletkezik.

Valószínűsíthető, hogy ez a szennyezett víz nem került begyűjtésre és megfelelő tisztításra,

így keletkezett a talajvízben található szennyezés.

Korábbi tényfeltárások során kiderült, hogy a talajvízben jellemzően a szénhidrogén

szennyezés található meg, amely a korábbi ipari tevékenységből keletkezhetett. A területet

korábban már alávetették több kármentesítési eljárásnak, de a szennyeződés többször újból

megjelent, így a megbízó cég azzal kereste meg a Miskolci Egyetem

Környezetgazdálkodási Intézetét, hogy kifejezetten a bioremediáció lehetőségét vizsgálja.

4

3. A talaj jellemzői, a szennyezőanyagok viselkedése

A terület földtani illetve vízrajzi adottságainak megismerése mellett egyaránt fontos az

is, hogy megismerjük a talajvízben előforduló szennyezőanyagokat, és azok hatását az

emberi szervezetre illetve az élővilágra. Elsőként az a legfontosabb, hogy a talaj fogalmát

és az összetételét tisztázzuk.

A talaj jellemzői

A talajba jutó szennyezőanyagok viselkedését számos tulajdonságuk és egyéb

környezeti tényező befolyásolja. A legfontosabb ilyen tulajdonság ok közé tartoznak a

szennyező kémiai adottságai: oldhatósága, mozgékonysága, és, hogy milyen hatással van

az élő szervezetekre. Az egyéb környezeti tényezők közé tartoznak az adott anyag hatását

növelő illetve csökkentő egyéb anyagok, illetve az is, hogy az adott élőlény milyen

időtartamon keresztül és milyen koncentrációban van kitéve a különböző kémiai

anyagoknak. Ezek mellett az elő szervezet tulajdonságai is fontos tényezők, úgy, mint az

életkora, fejlettsége és tápláltsága. [2]

Azt, hogy milyen hatással van az élőlényekre egy adott anyag, a 1. ábra mutatja be.

Ennek értelmében minden anyag lehet toxikus, még a szervezetekben megtalálható

tápanyagok is, a hatás minden esetben a dózis függvénye. [2]

1. ábra - A tápanyagok és toxikus elemek fiziológiai hatása koncentrációjuktól

függően [2]

5

A szennyezőanyagok tulajdonságai mellett ugyanolyan fontos szerepet töltenek be a

talaj tulajdonságai is. „A talaj különböző minőségű és méretű alkotórészekből álló, három

(szilárd, folyékony és légnemű) fázisból álló heterogén diszperz rendszer.” [2] A talajban

két alrendszert lehet megkülönböztetni, amelyeket attól függően, hogy élőek vagy

élettelenek, biotikus illetve abiotikus alkotóknak nevezzük. Nagyobb részben az abiotikus

talajalkotók vannak jelen. Ezek összetevőit a következő táblázat mutatja be.

A talaj abiotikus alkotóelemei

Szilárd fázis Folyékony fázis

(talajoldat)

Gázfázis

(talajlevegő) Ásványi Szerves

Nyers ásványtörmelékek

(Kő, kavics, homok)

Átalakult és újraképződött

ásványok (agyagásványok,

vas-, aluminium-, és

mangánoxidok, illetve –

hidroxidok,

foszfátásványok, stb.)

Elhalt növényi és

állati maradványok

Szerves

bomlástermékek

Humusz (fulvosavak,

huminsavak, humin

anyagok)

Víz az oldott

szervetlen és

szerves anyagokkal

A talaj

nedvességében

oldott gázok (CO2,

O2.)

CO2, O2, N2,

vízgőz

1. táblázat – A talaj abiotikus alkotóelemei [2]

A talajalkotók aránya általában a következő:

- Szilárd: 50-60% -át adják a talaj térfogatának. A szemcsék mérete igen változatos, a

néhány mikrométernél is kisebb tartománytól a több milliméteres méretig

terjedhetnek. A szilárd szemcséket a méretük alapján a következő osztályokba

sorolhatjuk:

Szemcseméret [mm] Megnevezés

2 < kő, kavics

0,02 - 2 homok

0,002 – 0,02 iszap (vagy por)

0,002 > agyag

2. táblázat – A talajszemcsék méret szerinti osztályozása [2]

6

Az agyag legfőképpen agyagásványokból és kristályos Fe-, Al-, Mn-

oxihidroxidokból áll, és a talaj nagyobb szemcséit agglomarátumokká ragasztja össze.

Ez azért fontos, mert a levegő illetve a talajvíz áramlása az agglomerátumok és a

nagyobb részecskék között történik. [2]

- Folyékony és gáz fázisok: Együttesen a talaj teljes térfogatának mintegy 40-50%-át

teszik ki. A talajvízben különböző szerves maradványok és ásványi anyagok és gázok

vannak feloldva. Legjelentősebb oldott anyagok a kálium-, ammónium-, kalcium-, és

magnéziumsók, oldva pedig az oxigén és a széndioxid gázok találhatóak meg. [2]

- A talajlevegőben is jellemzően a talajfolyadékban oldott gázok találgatóak meg

gáznemű halmazállapotban. Ez befolyásolja a talajban található élőlények

életkörülményeit, így meghatározza, hogy aerob vagy anaerob lebontás megy végbe.

[2]

A talajflóra és fauna

A talajban található élőlények előfordulását nagyban befolyásolják olyan környezeti

tényezők, mint a hőmérséklet, nedvességtartalom, a talaj pH-ja, szerves anyag tartalma és

növénytakarója.

A talaj élő szervezeteit a következő táblázat mutatja:

Talajflóra Talajfauna

- Mikroflóra:

∙ Baktériumok

∙ Sugárgombák

∙ Mikroszkópos

gombák

∙ Algák

- Markoflóra:

∙ Magasabb rendű

növények

gyökérzete

- Mikrofauna (<0,2 mm):

∙ Egysejtűek

∙ Csaillósok

∙ Ostorosok

- Makrofauna (4 – 80

mm):

∙ Földigiliszták

∙ Csigák

∙ Pókok

∙ Százlábúak

∙ Egyéb rovarok, bogarak és

lárvák

- Mezofauna (0,2 – 4

mm):

∙ Kerekes férgek

∙ Medveállatkák

∙ Fonálférgek

∙ Atkák

- Megafauna ( 80 mm

<):

∙ Gerincesek: hüllők,

kisemlősök

3. táblázat – A talaj élő szervezetei [2]

7

A talaj funkciói

„A talaj speciális fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságokkal rendelkező sokfunkciós

rendszer, a Föld ökoszisztémájának szerves része.” [2] A talaj funkcióit több szempont

szerint csoportosíthatjuk:

- Ökológiai funkciói: biomassza termelés alapvető közege, így az élővilág létezésének

feltétele. Itt raktározódnak a különböző tápanyagok – melyek az elhalt élőlények

lebomlásából keletkeznek –, a növények számára fontos víz és hőmérséklet. A

szennyezőanyagok terjedését lényegesen lelassítja, mert képes azokat megkötni vagy

átalakítani, így azok nem kerülnek be a felszíni vagy felszín alatti vizekbe. A

biodiverzitás – vagyis a biológiai sokféleség – fenntartásának kulcsfontosságú eleme.

[2]

- Az emberi tevékenységgel kapcsolatos funkciói: A fizikai közeg – az építmények

fizikai alapja –, nyersanyagforrás és kulturális illetve geológiai örökségek hordozója.

[2]

A vizek főbb szennyezői és azok élettani hatásai

Vizsgálataimat azzal folytattam, hogy megismerkedtem a vízben található szennyező

anyagokkal és azok élettani hatásaival. [3]

- Betegségeket okozó ágensek (baktériumok, paraziták, vírusok stb.): értelemszerűen az

emberi szervezetbe kerülve különböző megbetegedéseket okozhatnak.

- Oxigénigényes hulladékok (biológiailag lebomló szerves anyagok): ezek az anyagok a

könnyen bomló szerves anyagok csoportjába tartoznak. Ilyenek például a

mezőgazdaságból bejutó természetes anyagok, növényi tápanyagok, fekália.

Lebontásukhoz szükséges feltétel a megfelelő oxigén mennyiség, a megfelelő

tartózkodási idő illetve a mikroorganizmusok jelenléte. [3]

- Vízoldható szervetlen anyagok (savak, lúgok, sók, nehézfémek és vegyületeik): a víz

savasságát a savasan, lúgosságát a lúgosan hidrolizáló sók és savak, illetve bázisok

jelenléte határozza meg. A savasság általában inkább az ipari szennyvizekre jellemző.

[3]

- Szervetlen növényi tápanyagok (foszfor, nitrogén):

∙ Foszfor: az élőlények alapvető építőeleme. Fontos szerepe van a csontképződésben,

és szükséges a csontok és az ízületek védelméhez. Fiatal korban – fejlődő

szervezeteknek – különösen fontos a fogyasztása. Túlzott bevitele során a csontépítő

folyamat megfordul, és a csontokból a túl sok foszfor kivonja a kalciumot. A

szennyvizek magas foszfortartalma felelős az eutrofizációért, vagyis azért a

8

folyamatért, amely során a vízben található növények és algák túlságosan

elszaporodnak. Ez a víz fizikai tulajdonságait, például ízét, szagát, a napsugarak

behatolási képességét károsan befolyásolja. Ennek következtében a napfény hiánya

miatt beindul az algák pusztulása, amelyek lebomlása káros gázképződéshez vezet.

[3]

∙ Nitrogén: egyik legfontosabb tápanyagalkotó. Természetes formában előfordulhat

ammónia (NH3), nitrit (NO2), nitrát (NO3) formájában. Kísérletek során

bebizonyosodott, hogy a túlzott nitrit bevitel – a laboratóriumi állatok fajtájától

függően – fulladásos halált okoz. Az emberek szervezetében methemoglobéniát

okoz. Ez a nitrit ionok túlzott jelenléte miatt kialakuló, a vér oxigénszállító

képességét károsan befolyásoló folyamat. A vízen keresztül az ammónia bejuthat az

emberi szervezetbe, ahol sejtméregként hat. Gyomron keresztül kiválasztó rendszeri,

szervi megbetegedéseket, fájdalmakat okoz, illetve halogén anyagokkal rákkeltő

anyag keletkezéséhez vezet. A nitrát-nitrit tartalom – a megfelelő foszfortartalom

jelenléte mellett – serkenti az eutrofizációs folyamatot. Az eutrofizációs folyamat

ábrája az 2. ábrán látható:

2. ábra - Az eutrofizáció folyamata [14]

9

- Szerves vegyületek (olaj és származékai, peszticidek, detergensek):

∙ Olaj és származékai: eredetük az ipari, mezőgazdasági és lakossági felhasználás,

illetve a felhasználási folyamatok során esetlegesen végbemenő haváriák, vagy nem

megfelelően gyűjtött illetve ártalmatlanított hulladék elhelyezése, csatornába

eresztése. A vízben található alacsonyabb rendű élő szervezeteken bevonatot

képeznek, ezzel gátolják a metabolikus folyamataik lejátszódását. Gátolják a légzést,

elzárják a vizeket a fénytől, oxigéntől. [3]

∙ Peszticidek: a peszticidek elnevezés a növényvédő szerek összesítő neve.

Természetes, vagy mesterséges anyagok, amelyek kifejlesztésének célja a növényi

kártevők elpusztítása. Rendeltetésüktől fogva méreganyagok, ezért az emberi

szervezetbe bejutva is különösen káros hatásúak. [3]

∙ Detergensek: mosó-, illetve tisztító szerek, ipari adalékok, nedvesítőszerek,

felületaktív anyagok, amelyek a vízben oldhatatlan zsírszerű anyagok oldódását,

pontosabban emulgeálását segítik elő, oly módon, hogy a nem poláros, vagyis

hidrofób rész a zsírszerű anyaghoz kötődik, a hidrofil molekularész pedig a vízben

való oldódást segíti elő. [3]

- Szilárd, szerves vagy szervetlen anyagok (talajrészecskék nagyon különböző

szemcsemérettel).

A szénhidrogén szennyezők előfordulása, eredete és élettani hatásai

A környezetben előforduló szennyezések észlelése után ki kell derítenünk, hogy

pontosan milyen szennyező okozza a problémát. Meg kell ismerkednünk a mennyiségi és

minőségi jellemzőivel.

Mivel a kőolaj és származékai fontos alapanyagok az energiatermelésben, illetve a

lakosság és az ipar is számos egyéb területen használja fel, így egyben a leggyakoribb

szennyező forrásnak is számítanak. Ezen szennyezők közül a legnagyobb százalékban

(37,4%) az olaj, illetve ennek származékai, a szénhidrogének fordulnak elő. Ezeknek az

anyagoknak a megjelenése a természetes vizekben és a felszíni vizekben fordul elő,

amelynek oka a számos tankhajó baleset, olajos szennyvíz, ballasztvizek, illetve az illegális

olaj leürítések. A földtani közegben viszont a megjelenés okai a korábbi iparágak közül a

peszticidgyártás, oldószer- és vegyszergyártás, fémmegmunkálás, gépgyártás, fémtisztítás-

és zsírtalanítás. Továbbá korábbi tapasztalatok alapján elmondhatjuk, hogy a kazánházak,

korábbi repülőterek, üzemanyag tárolók, benzinkutak, sérült csővezetékek, illetve a

hulladékok nem megfelelően kiképezett lerakókba történő lerakása is okozhat ilyen

szennyezést. [3]

10

Mivel ezek általában vízben gyengén, vagy nem oldódnak, így vízoldható

szennyezőkhöz képest más káros hatásuk van a környezeti elemekre. Ennek oka, hogy a

vízi élet és a vízi élőlények környezeti tényezői közül blokkolják a fizikai elemeket, így

közvetetten károsítják azokat. Ilyen folyamat például a víz levegőtől történő elzárása, ami

miatt csökken a vízben az oldott oxigén tartalom, így légzési nehézségek jelentkeznek. A

tiszta víz felületén az olajszennyezés nagyon vékony, 0,2 mm-nél is vékonyabb hártyává

alakul. Így a víz felületén történő, vékony filmszerű megjelenés elzárja a vizet a

napfénytől, illetve nem csak a víz felszínén képez bevonatot, hanem az alacsonyabb rendű

élőlényeken is. Ennek a filmrétegnek a vastagsága függ a szennyező anyag viszkozitásától.

A káros hatásaikat számos tényező befolyásolja: [3]

- Párolgás: az alacsonyabb moltömeggel rendelkező szénhidrogének hajlamosabbak a

párolgásra, ezek viszont a levegőben fotokémiai reakciók útján lebomlanak. [4]

- Oldódás: az aromás szénhidrogének jobban oldódnak a vízben, így ezek a tápcsatornán

keresztül bejuthatnak az élő szervezetekbe, így betegséget okozva. Oldódás szerint

megkülönböztetünk vízben oldódó és nem oldódó szénhidrogéneket, illetve a nem

oldódók között víznél könnyebb illetve nehezebb szennyezőanyagokat. A

kőolajszármazékok a víznél könnyebb, vagyis LNAPL szennyezők közé tartoznak.

Ezeknek a szennyezőknek talajban való viselkedését mutatja a 3. ábra. [4]

3. ábra - Az LNAPL szennyezők mozgásának sematikus rajza [4]

11

- Emulzióképződés: két fajtája ismert. A „víz az olajban” emulzió esetében az olaj

fázisban jelenik meg a víz apró cseppek formájában, míg az „olaj a vízben” emulzió

ennek ellentéte, vagyis a vizes fázisban jelenik meg az olaj a lebegő anyagokon

adszorbeálódva. A természetes vizekben jellemzően így jelenik meg az

olajszennyezés. Ebben az esetben az olajcseppek megjelenése mikrométer alatti, így

ezek a felületi feszültség miatt nem tudnak összefolyni, ezáltal filmréteget alkotni.

Ennek eredményeképpen a víz teljes térfogatában diszpergálódva fordulnak elő.

- Lebegő anyagokhoz való kötődés: A vízben kolloid formában lévő szilárd szennyező

anyagok felületén való adszorbeálódás.

- Autooxidáció: A vízben oldott oxigén és tápanyagok hatására történő bomlás.

- Biológiai lebomlás: A szénhidrogének biológiailag bonthatók. A lebontó baktériumok,

mikroorganizmusok ezeket az anyagokat egyszerűbb vegyületeikre bontják le.

A felszín alatti vizekbe is bejuthatnak ezek a szennyezők a talaj felületéről, ezt a

folyamatot az áteresztőképesség befolyásolja. A talajvízzel együtt mozogva távolabbi

területekre is eljuthat, így nagyobb talajrészeket is elszennyezhet. A talajban viszont az ott

élő lebontó mikroorganizmusok lebontó munkájának köszönhetően szintén lebomlanak. [3]

Összességében elmondható, hogy a szénhidrogén szennyezések előfordulása minden

formában káros. Negatív hatásai közé tartoznak a kellemetlen szag- és íz hatás, amelyek

már egészen kis koncentrációban is jelentkeznek. A vízi élővilágban a már korábban

említett hatások miatt az élőlények pusztulását okozzák. Halak esetében viszont

beleragadhat a kopoltyúba, így gátolja az oxigénfelvételt, a bőrükön pedig elváltozásokat

okoz. Ennek folyamatát mutatja a 4. ábra. Emberi szervezetbe jutva akkumulálódnak,

rákkeltő hatásúak. [3]

12

4. ábra - A kőolajszármazékok hatása a vízben [3]

13

2. Az alkalmazható műszaki beavatkozások

Miután megismerkedtem a vízben található szennyező anyagokkal, következő lépésben

érintőlegesen áttekintettem azokat a műszaki beavatkozásokat, amelyek szóba jöhetnek

szénhidrogén szennyezés esetén. Ebben a fejezetben elsőként a kármentesítés folyamatát

mutatom be, majd ezek után a műszaki beavatkozásokat részletezem, jelezve azokat a

kritériumokat, amelyek korlátozó, esetlegesen kizáró tényezők lehetnek a korábban

ismertetett terület kármentesítése során.

A kármentesítés folyamata

Az első kármentesítési tevékenységek az Amerikai Egyesült Államokban kezdődtek, az

1950-es években. Hazánkban a kármentesítés, mint tevékenység nem volt jelen egészen az

1980-as, 1990-es évekig, majd az Országos Környezeti Kármentesítési Program

megjelenésével már szervezetten is elkezdődött a Magyarországon található szennyezett

területek kármentesítése.

De miről is szól ez a tevékenység valójában? A kármentesítés célja, hogy egy adott

szennyezett közegben – ez lehet felszín alatti víz vagy földtani közeg, legtöbbször együtt –

hátra maradt, esetleg akkumulálódott szennyező anyagok fizikai, kémiai tulajdonságait,

idő- és térbeli változását megismerjük, majd valamilyen eljárással az adott szennyezőt

eltávolítsuk onnan.

A kármentesítés négy fő lépésből áll, ezeket mutatja be az 5. ábra:

5. ábra - A kármentesítés folyamata (saját ábra, 2016.09.26)

14

A szennyezés észlelése megtörténhet a lakosság által, de esetleg különböző monitoring

kutakban is. Ezt követően a megfelelő szakemberek bevonásával elkezdődik a tényfeltárási

fázis.

A tényfeltárási fázis első lépése az előzetes tényfeltárás. Ebben a fázisban még nem

használunk méréseket, csak adatgyűjtést végzünk. Ennek célja, hogy egy előzetes becslést

adjunk az adott területen található szennyezőkről, megismerjük a múltbéli, jelenlegi és

tervezett területhasználatot, esetleges vízhasználatot. A területen már korábban végzett

vizsgálatok alapján képet alkotunk a geológiai és hidrogeológiai viszonyokról, a területen

végzett tevékenységekről, tulajdonjogviszonyokról. Ezt végezhetjük korábbi

szakvélemények kiértékelésével, légi fotók használatával, a terület növényzetének

vizsgálatával. Ennek az előzetes kutatásnak a kiértékelését követően meg kell tudnunk

állapítani, hogy a terület szennyezett-e, vagy nem, illetve, hogy szükséges-e további

vizsgálatokat végeznünk, esetleg szükség van-e azonnali beavatkozásra, amennyiben

emberi életek forognak kockán. [2]

A részletes kutatási fázis akkor következik, hogyha az előzetes fázisban

megbizonyosodtunk róla, hogy a terület valóban szennyezett. Ekkor a további vizsgálatot

kétféleképpen folytathatjuk [2]:

- célirányosan: ismerjük a szennyezőt, viszont forrását és kiterjedését nem.

- hierarchikusan: a szennyező nem ismert, mintavételezéssel szűkítjük az esetleges

szennyezőket.

A részletes kutatási fázis kiértékelése során pontosan meg kell ismernünk a

szennyezőanyagot, annak fizikai és kémiai tulajdonságait, kiterjedését, forrását. Ehhez

rendelkezésünkre állnak bizonyos geofizikai vizsgálatok, fúrások, amelyek során mintát

veszünk a talajból illetve talajvízből. A részletes kutatási fázis végén össze kell tudnunk

állítani a szennyezett terület katasztert, amely az összes eddigi összegyűjtött információt,

az elvégzett vizsgálatokat, eredményeiket, kiértékeléseket tartalmazza. Javaslatot kell

tennünk az esetlegesen szükséges műszaki beavatkozásra, a monitoring rendszer

kialakítására. Ezt követi a műszaki beavatkozás. [2]

Már az előzetes kutatási fázisban is megjelenhet a monitoring kutak kialakításának az

igénye, amennyiben nem kell beavatkoznunk, mert a koncentráció nem éri el a

szennyezettségi határértéket, de az adott szennyező a területen egyértelműen jelen van.

Ekkor érdemes figyelnünk a koncentráció változását. Ezt természetesen nyomon kell

követnünk a teljes műszaki beavatkozás alatt is, illetve utána is figyelnünk kell az esetleg

15

végbemenő rediffúziós jelenség miatt. Ennek eredménye lehet, hogy a műszaki

beavatkozás során ugyan elértük a megfelelő határértéket, de némi idő elteltével az adott

területen megint megjelenhet a szennyező, ekkor újabb beavatkozás szükséges. [2]

Az elvégezhető műszaki beavatkozások

A műszaki beavatkozások tárháza szinte végtelen, attól függően, hogy a terület milyen

mértékű tisztítást igényel. Azt, hogy milyen eljárást alkalmazunk, a területhasználat és a

költségvetés alapján döntjük el.

Amennyiben a terület nem veszélyeztet sem közeli vízbázist, felszíni vizet, és a

tervezett területhasználat sem igényli, elegendő a szennyezést valamilyen módon

inmobilizálnunk. Ez például történhet résfalas megoldással. [2]

A legradikálisabb esetben a szennyezett talaj teljes térfogatát és a talajvizet is

eltávolítjuk, majd tiszta talajjal pótoljuk. Az így kiemelt talaj veszélyes hulladéknak

minősül, így mindenképpen ártalmatlanításra kell sort keríteni, a talajvizet pedig

megtisztítani. [2]

Leggyakrabban viszont egy köztes megoldást alkalmazunk, miszerint a talajt tisztítjuk

valamilyen eljárással. Ez történhet a talaj kiemelése nélkül, ez az úgynevezett ín-situ

talajtisztítás. Ha kiemeljük a talajt vagy a talajvizet, akkor már ex-situ eljárásról beszélünk,

ami lehet on-site, amennyiben a szennyezett talaj helyben történő tisztítására kerül sor,

vagy off-site, amikor elszállítjuk, megtisztítjuk, majd ugyanazt a talajt vagy talajvizet

visszatermeljük az eredeti helyére. [2]

A következő részfejezetekben részletesen bemutatom az alkalmazható műszaki

beavatkozásokat.

In situ eljárások

- Talajlevegőztetés: egy igen széles körben elterjedt kármentesítési módszer. Lényege,

hogy a talaj telítetlen zónájába vákuum kutakat mélyítenek. Ezeken a kutakon

keresztül elszívják a talajban található levegőt, mellyel távoznak a talajban és a

talajvízben található illékony szennyezőanyagok. Az elszívás hatására a talajba friss

levegő áramlik, amely akár egy bonyolultabb megoldás alkalmazásával melegített

levegő is lehet. Utóbbi esetben a vákuum kutak mellé szükséges levegőt injektáló

kutak telepítése is. Ezen kutak szűrőzött része a talajvíz szintje alatt található, így a

meleg levegő beáramlása gyorsítja az illékony anyagok oldódását a talajlevegőbe, így

növelve az eljárás hatásfokát. [5]

16

- Talajöblítés: a talajöblítés is egy in situ kármentesítési eljárás, melynek során a

tisztítandó talajba vizet, vagy valamilyen oldószert tartalmazó oldatot juttatnak, a

szennyezett talajvizet szivattyúk segítségével eltávolítják, tisztításnak vetik alá, majd

visszaforgatják a rendszerbe. Emiatt ez a megoldás nagyobb költéséggel jár, mint a

talajlevegőztetés. A beszivárgás megvalósítható öntözéssel, vagy injektáló kutak

segítségével. Az oldószer az oldható szennyezőket a talajszemcsékről is eltávolítja, az

oldhatatlanokat pedig mobilizálja. [5]

- Bioventilláció: a talajlevegőztetéshez igen hasonló módszer. Lényeges különbség

viszont, hogy a levegő helyett oxigént juttatnak a talajba, ezzel stimulálva a talajban

található mikroorganizmusokat. Így a talaj öntisztító képességét kihasználva, azt

felgyorsítva végezhető el a kármentesítés. Az eljárás során csak annyi oxigént

juttatunk a talajba, amennyi szükséges a teljes lebontáshoz. A működés ellenőrzésére

monitoring kutakat telepítenek a szennyezett terület köré, így mérik a széndioxid és

víz mennyiségét. A terület felszínén a könnyen illó szerves anyagok koncentrációját

mérik, illetve gyűjtik, hogy a levegőt ezáltal ne szennyezze a folyamat. [5]

Ex situ eljárások

- Bioreaktorok: ex situ eljárással kezelhetjük a kitermelt talajvizet. Ez az eljárás

kiegészítheti a talajöblítést.

17

3. A bioremediációs folyamat

A bioremediáció a bioventillációhoz és a talajöblítéshez hasonló eljárás. Lényeges

különbség a talajöblítéshez képest, hogy itt nem oldószert juttatunk a talajba, hanem egy

vizes baktériumoldatot. Ennek hatására a talajban megtalálható baktériumok

életkörülményit is javíthatjuk, illetve bejuttathatunk egyéb mikroorganizmusokat is,

amelyek jó hatásfokkal végzik a lebontást. Az eljárás látható a 6. ábrán:

6. ábra - A bioremediáció folyamata [5]

Alkalmazható vadózus zónában és telített közegben is egyaránt, talaj illetve talajvíz

tisztítására is. Agyagos, erősen rétegzett illetve heterogén talaj esetében nem alkalmazható,

mert itt az oxigénátvitel csak korlátozottan valósul meg. [5]

Sikerrel lebonthatóak vele szénhidrogének, aromás szénhidrogének, oldószerek,

növényvédőszerek és szerves szennyeződések is.

- Előnyei: [5]

∙ Környezetkímélő, nem keletkezik hulladék, káros melléktermék

∙ Költségkímélő és könnyen kivitelezhető megoldás

∙ Jól kombinálható más eljárásokkal

∙ A felszíni tevékenységet csak minimálisan zavarja

∙ Vízben oldható és nem oldható szennyeződések eltávolítására egyaránt alkalmas

∙ A talaj és talajvíz tisztítására egyaránt alkalmas

- Hátrányai: [5]

∙ Megváltoztathatja a talaj geokémiai jellegét

∙ Az alacsony hőmérséklet csökkenti a hatásfokot

18

∙ A nehézfémek, sók, hosszú láncú szénhidrogének toxikusak lehetnek a

mikroorganizmusok számára

Az ismertetett eljárások közül nem alkalmazható a talajlevegőztetés és a talajöblítés,

mivel a talajvízszint az adott területen magas. Emellett fontos megemlíteni, hogy a terület

igen beépített, így mindenképpen olyan módszert kell választanunk, amely nem zavarja a

felszínen a munkavégzést, nem kell felszíni tereptárgyakat elbontani ahhoz, hogy ki tudjuk

építeni. Mivel az előzetes vizsgálatok során kiderült, hogy szénhidrogén szennyezéssel van

dolgunk, így a legjobbnak tűnő megoldás a bioremediáció.

Mint korábban már leírtam, hogy a szénhidrogénformák biológiailag bonthatóak, így

mindenképpen érdemes ezt a tulajdonságukat kihasználva a biológiai lebontás gondolatát

tovább boncolgatni. Ehhez viszont behatóan ismernünk kell magát a folyamatot.

A bioremediáció jelentése a biológiai úton történő „orvoslás”. Ez egy olyan folyamatot

jelent, amely során baktériumok segítségével tisztítjuk meg a szennyezett területet.

Ahhoz, hogy ezeknek a mikroorganizmusoknak a metabolikus folyamatai véghez

menjenek, bizonyos feltételekre van szükség: [6]

- aerob lebontás esetén levegő, anaerob lebontás esetén a levegő hiánya,

- megfelelő pH,

- megfelelő hőmérséklet,

- elegendő mennyiségű tápanyag,

- elegendő idő a folyamat végbemeneteléhez.

Eljárás során a talajon egy elegyet áramoltatnak keresztül, mely tápanyagot biztosít az

élő sejteknek vagy szervezeteknek, amelyek biológiai stabilizációs, bioakkumlációs vagy

biodegradációs képességüknek köszönhetően csökkentik a szennyezés mértékét. A szerves

szennyeződéseket lebontják, a szervetleneket inmobilizálják. A lebontási folyamat

bekövetkezhet aerob és anaerob körülmények között is. Aerob környezetben a

szennyeződésből csak víz és szén-dioxid keletkezik, anaerob esetben pedig metán, szén-

dioxid és hidrogén. Az eljárás alkalmazható talaj és talajvíz tisztítására telített és telítetlen

közegben is. Agyag vagy heterogén talajban nem alkalmazható mivel az oxigén átvitel

mérsékelten következik be, ami az eljárás hatékonyságát negatívan befolyásolja. A

módszer alkalmazható oldószerek, szénhidrogének, aromás szénhidrogének valamint

szerves szennyeződések eltávolítására. Leginkább más tisztítási folyamatokból

visszamaradó szennyezések megszűntetésére alkalmazzák. [7]

19

A bioremediáció során tehát lebontó mikroorganizmusokat használunk fel a szennyezők

lebontására. Ezen eljárásnak két válfaját különböztetjük meg, amelyek a biostimuláció, és a

bioaugmentáció. [7]

Az aerob lebontás folyamata: [6]

szennyezett talaj/talajvíz + O2 = megtisztított talaj/talajvíz + H2O + CO2 + Q

Ezek alapján a biodegradáció egy olyan exoterm folyamat, amelyet a talajban

megtalálható mikroorganizmusok enzimei katalizálnak. Ennek a folyamatnak a limitáló

tényezői a megfelelő mennyiségű oxigén és a tápanyag jelenléte. Ez a folyamat

felgyorsítható biostimulációval. [7]

A biológiai lebontásról

A biotechnológia lényege, hogy integrálja a biokémiai és a mikrobiológiai ismereteket a

mérnöki tudományokkal. Magában foglalja a mikroorganizmusok, állati és növényi sejtek

illetve szövetek alkalmazását technológiai felhasználás céljából.

Ahhoz, hogy a mikroorganizmusok lebontó tevékenységét optimalizálni tudjuk,

megfelelő életkörülményeket szükséges biztosítani nekik, vagyis ismernünk kell

környezeti igényeiket.

A mikroorganizmusok környezeti igényei

Egy adott élőlénynek, így a mikroorganizmusoknak is vannak életfeltételei, szükségesek

számukra erőforrások. Ugyanakkor vannak olyan tényezők is, amelyek szaporodásukat

befolyásolják, limitálják. A következőkben ezeket a tényezőket mutatom be. [7]

A hőmérséklet az egyik legfontosabb tényező az élőlények szempontjából, hiszen

nagymértékben befolyásolja a növekedésüket illetve szaporodásukat.

A hőmérséklet alapvetően két módon hat az élőlényekre attól függően, hogy a

hőmérsékleti optimumtól pozitív, vagy negatív irányban tér el. Hőmérsékleti optimumnak

azt a hőmérsékletet nevezzük, ahol a mikroorganizmusok a legnagyobb ütemben

szaporodnak és növekednek. [7]

Amennyiben a környezet hőmérséklete a hőmérsékleti optimumtól eltér, úgy a pozitív

eltérés felé haladva gyorsulnak a mikroorganizmusok anyagcsere folyamatai. Egy bizonyos

pont – hőmérsékleti maximum pontja – felett viszont egyes fehérjék visszafordíthatatlanul

károsodni fognak, ekkor következik be a mikroorganizmus inaktivitása. Ha az eltérés

negatív, akkor károsodhatnak metabolikus folyamataik, például a membránfunkciók.

Elmondható, hogy a mikroorganizmusok számára létezik egy minimális hőmérséklet,

amely alatt nem képesek életben maradni. Ezt a három kritikus hőmérsékleti pontot

20

összefoglaló néven kardinális hőmérsékleteknek nevezzük. A hőmérséklet hatását

befolyásolhatják egyéb tényezők, például a tápanyagtartalom. [7]

A hőmérsékleti optimumuk szerint a következő típusokba soroljuk a

mikroorganizmusokat: [7]

- pszichrofil: alacsony (15 °C alatt)

- mezofil: közepes

- termofil: magas (45 °C felett)

- hipertermofil: nagyon magas (80 °C felett)

A hőmérséklethez hasonlóan a pH is meghatározó tényező a mikroorganizmusok

életben maradásának szempontjából. Minden mikroorganizmus számára létezik egy pH

tartomány, amelyben képes életben maradni, szaporodni, és létezik egy meghatározott pH

optimum is. Ez a legtöbb esetben egy 5 és 9 közé eső érték. A 2-nél kevesebb, vagy 10-et

meghaladó pH értéket nagyon kevés mikroorganizmus képes túlélni. A pH optimum

alapján a következő csoportba sorolhatjuk őket: [7]

- acidofil: alacsony pH optimummal rendelkező mikroorganizmusok. Ezeknek egy

alcsoportja az obligát acidofilek, amelyek egyáltalán nem képesek semleges

kémhatású környezetben szaporodni.

- alkalifil: olyan mikroorganizmusok, amelyeknek extrém magas – akár 10-es, 11-es – a

pH optimumuk. Ezek többnyire olyan helyeken fordulnak elő, amelyek bázikus

kémhatásúak, például nátrontavak vagy karbonátos talajok.

Az élethez szükséges második legfontosabb környezeti elem a víz, és a benne található

oldott anyagok, például ásványi sók, cukrok. Ennek oka, hogy a vízben oldott anyagok

affinitása befolyásolja annak hozzáférhetőségét a mikroorganizmusok számára.

Ahhoz, hogy megértsük, hogy ez miért ilyen fontos, meg kell ismerkednünk az ozmózis

fogalmával. Az ozmózis egy sejtmembránon keresztül történő, koncentráció különbség

hatására beinduló áramlási folyamat. Ez azt jelenti, hogy ha a vízben oldott ásványi

anyagok koncentrációja alacsonyabb, mint ami a mikroorganizmus citoplazmájában

található, akkor a víz megpróbál a sejt belseje felé diffundálni. Ekkor a sejt vízforgalma

pozitív. Fordított esetben pedig ellenkezőleg, a víz kifelé diffundál a sejtből.

A víz, és a benne oldott tápanyagok előfordulása alapján a mikroorganizmusok a

következőképpen csoportosíthatóak: [7]

- halofil: a tengerben élő mikroorganizmusoknak a sós víz nátrium ionjaira van

szükségük a szaporodáshoz, növekedéshez. Ezek a mikroorganizmusok nem képesek

kisebb só koncentráció mellett életben maradni.

21

- halotoleráns: e baktériumok képesek elviselni a koncentráció növekedését, de

szaporodásukban limitáló tényező. A szaporodásuk akkor a leggyorsabb, ha nincs a

vízben többlet oldott anyag.

- extrém halofil: nagyon magas sótartalmú környezetben (fajtól függően 15-30% is

lehet) képesek élni és szaporodni.

- ozmofil: magas cukortartalmú helyeket kedvelő mikroorganizmusok.

- xerofil: extrém száraz (vízhiányos) környezetben élő mikroorganizmusok.

Az oxigén jelenléte vagy hiánya is nagyon fontos befolyásoló tényező a baktériumok

számára. Ez alapján a következő csoportokba sorolhatjuk őket: [7]

- aerob: olyan mikroorganizmusok, amelyek számára a szaporodáshoz és növekedéshez

levegőre, pontosabban annak oxigén tartalmára van szüksége.

- mikroaerob: csak akkor képesek életben maradni, ha a levegő oxigénkoncentrációja

alacsonyabb, mint 21%.

- fakultatív aerob: a baktériumok azon csoportja, amelyet nem befolyásol a levegő,

illetve az oxigén jelenléte, elegendő számukra a megfelelő tápanyagtartalom.

- anaerob: olyan szervezetek, amelyek nem rendelkeznek légzőszervekkel. Két további

csoportra oszthatóak: [7]

∙ aerotoleráns szervezetek: képesek a levegő jelenlétében életben maradni.

∙ obligát anaerob szervezetek: az oxigén jelenléte elpusztítja őket.

Az anoxikus élőhelyek akkor alakulnak ki, ha az aerob szervezetek felhasználják a

környezet oxigéntartalmát, ennek következtében redukáló anyagok termelődnek. Ezek

általában a tengerfenéken, tavak mélyén, esetleg élelmiszerkonzervekben illetve állatok

bélrendszerében fordulnak elő.

22

5. A talajvíz szénhidrogén szennyezés bioremediációs folyamatának

kísérleti vizsgálata

Következő lépésként egy, a régióban észlelt, talajvízben található szénhidrogén

szennyezés bioremediációjának lehetőségeit vizsgáltam.

Egy adott területen megfigyelő kutakban észlelt olajszennyezés potenciális veszélyt

jelent a közeli felszín alatti vizekre, ezért megbízták a Miskolci Egyetem Műszaki

Földtudományi Kar két intézetét – a Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai

Intézetet és a Környezetgazdálkodási Intézetet –, hogy vizsgálják meg a bioremediációs

folyamattal foglalkozó K+F projekt keretén belül a szennyezés aerob lebontásának

lehetőségét. Kísérleteimet Dr. Bokányi Ljudmilla egyetemi docens irányításával végeztem.

A kármentesítési projekt során végzett előzetes mérések alapján kiderült, hogy

szénhidrogén szennyezéssel állunk szemben. Jelen esetben arra voltunk kíváncsiak, hogy

ez a szennyező milyen hatásfokkal bontható biológiailag, és milyen eljárás alkalmazható a

szennyezett terület megtisztítására.

A megbízó cég szakemberei kifejezetten arra voltak kíváncsiak, hogy a szénhidrogén

szennyezés milyen hatásfokkal bontható bioremediációs eljárással. Ehhez első lépésben

mindenképpen szükség volt laboratóriumban végzett kísérletekre, amelyeknek a fő célja az

volt, hogy megvizsgáljuk, hogy milyen körülmények a legkedvezőbbek a lebontáshoz,

illetve a kiválasztott inokulumok alkalmasak-e a szénhidrogén formák maradványainak

lebontására, illetve melyik hatásfoka jobb.

Amennyiben a laboratóriumban a kísérleteink sikeresek voltak, akkor következik a pilot

üzem, amelyben azt teszteljük, hogy a kiválasztott inokulum az adott környezetben is

életképes-e, illetve alkalmas a szennyezőanyag lebontására. Amennyiben a pilot üzem

során kiderül, hogy a lebontásnak valamilyen korlátozó tényező az útjába áll, úgy vissza

kell térnünk a laboratóriumi kísérleteinkhez, és új készítménnyel kell tovább

kísérleteznünk.

Ha a pilot üzem során az esetlegesen adódó hibákat sikerül kiküszöbölnünk, és minden

egyéb tényező is megfelelő, akkor elkezdhetjük a műszaki beavatkozást. A folyamat elvi

ábrája a 7. képen látható:

23

7. ábra - A kísérlet folyamata (saját ábra, 2017.11.26.)

Így első lépésként a laboratóriumi kísérletekre, és ezek eredményeire volt szükségünk.

Két kútból vettünk mintát, amelyeket utána négy lebontási folyamatnak vetettünk alá. Ezek

voltak: két fajta mikroorganizmus konzorciummal (inokulummal) beoltás, levegőztetés, és

saját talajmintájával való bekeverés.

Elvégzett kísérleteim bemutatása

A mintavételek két kútból történtek, amelyek a TS1 és TS2 nevet viselik. Mindkét

kútból MSZ ISO 5667-11:2012 (Mintavétel. 11. rész: Útmutató a felszín alatti vizek

mintavételéhez) szabvány szerint kutanként nyolc-nyolc liter mintavétel történt,

amelyekből később átlagmintát képeztem. A mintákat Székely István PhD hallgató vette

perisztaltikus pumpa segítségével. Ezekből az átlagmintákból vettem egy-egy kezdeti

mintát, amelyet elemzésre küldtünk, ezután ezeket másfél literes mintákra osztottam

tovább, azzal a céllal, hogy a továbbiakban kettő, illetve négy lebontási módszer hatásfokát

vizsgáljam. Ezekből az előre meghatározott időpontokban mintákat vettem, amelyek

elemzésére később került sor. Az elemzéseket a Green Park 2000 Bt. Környezet-analitikai

laboratóriumában Dr. Kadenczki Lajos végezte. A minták jelölése megegyezés alapján a

kút számát, a vizsgálati módszernek adott sorszámot és a mintavétel dátumát tartalmazza.

Kísérletek a laboratóriumban

• Milyen inokulumot alkalmazzunk?

• Milyen körülmények szükségesek a lebontáshoz?

Pilot üzem

• Adott környezetben működik-e a válaszott inokulum? Alkalmas a lebontásra?

Műszaki beavatkozás

• A bioremediációs folyamat elvégzése

24

Próbamérés

- TS1 kútból származó minták:

A TS1 kútból vett mintákat két módszerrel vizsgáltam:

TS1 első mintájához egy EM-BIO nevű, specifikusan szénhidrogén szennyezők

lebontására kialakított baktériumokat tartalmazó oldatot adtam 1:500 keverési arányban.

Ez a minta a továbbiakban TS1/1 nevet viseli. Ezt egy hozzávetőlegesen 500 rpm

fordulatszámmal forgó mágneses keverő berendezésen tartottam a vizsgálat végéig.

A TS1 második mintáját egy másik baktériumtörzset tartalmazó, EM-BIO2

fantázianevű oldattal oltottam be 1:200 arányban, ez látható a 8. ábrán, neve TS1/2 lett. Ezt

is mágneses keverőre helyeztem.

8. ábra – A TS1/1 és TS2/2 minták (saját fotó, 2016.09.14.)

25

- TS2 kútból származó minták

A TS2 jelű kútból származó mintákat a TS1 jelű kútból vett mintákhoz hasonlóan az

EM-BIO (a minta neve a továbbiakban: TS2/1) és EM-BIO2 nevű (a minta neve a

továbbiakban: TS2/3) oldatokkal oltottam be, ezek láthatóak az 9. ábrán. Ezeket is

folyamatos keverés mellett vizsgáltam.

Az első kútból vett minták vizsgálatától eltérően a kettes kút mintáit két további

módszerrel is vizsgáltam: TS2/2 nevet viseli az a minta, amelyet csak egy egyszerű

levegőztetésnek vetettem alá. A negyedik mintát a kút mellől vett talajmintával kevertem

be 10 tömegszázalék arányban. Ez a TS2/4 nevet viseli. Ezt is mágneses keverőre

helyeztem, itt viszont magasabb fordulatszámon kevertem az ülepedés elkerülésének

érdekében. A kísérletekről készült fotókat mutatja a 10. ábra.

9. ábra - A TS2/1-es és a TS2/3-as minták (saját fotók, 2016.09.14)

26

A minták tömeg illetve térfogat szerinti összeállításai az 4. táblázatban láthatóak:

Minta neve

Mintából mért

térfogat [ml]

Adalék

megnevezése

Adalék térfogata

[ml], illetve

tömege [g]

TS1/1 1500 EM-BIO 3 ml

TS1/2 1500 EM-BIO2 7,5 ml

TS2/1 1500 EM-BIO 3 ml

TS2/2 1500 levegő -

TS2/3 1500 EM-BIO2 3 ml

TS2/4 1500 saját talaj 150 g

4. táblázat: A minták adalékai, keverési térfogatai illetve tömegei (próbamérés)

10. ábra - A TS2/2-es és a TS2/4-es minták (saját fotók, 2016.09.14)

27

A mintavételek időpontjait a mellékletek közül az 1. táblázat tartalmazza.

A második mérési sorozat

Az első mérésnél azzal nem számoltunk, hogy a lebontási folyamat nagyon gyorsan

beindul és ugyanilyen gyorsan le is játszódik, így a próbamérés során nem volt eléggé

gyakori a mintavételezés, így nem volt részletesen megfigyelhető a lebontás, illetve nem

tudtam pontosan megállapítani, hogy mennyi idő elteltével érte el a minta koncentrációja a

kármentesítési célértéket. A második mérési sorozat bekevert mintáit mutatják a következő

fotók:

11. ábra - A TS1/1-es és a TS1/2-es minták (saját fotók, 2016.09.26)

28

13. ábra - A TS1/3-as és TS2/3-as minták (saját fotó, 2016.09.26.)

12. ábra - A TS2/1-es és TS2/2-es minták (saját fotók, 2016.09.26.)

29

A második mérésemet lényegesen gyakoribb mintavételezéssel indítottam meg az 4.

táblázatban feltüntetett keverési arányokkal hasonló módon, kivéve a TS1/4F mintát,

amely az előzőleg leválasztott felúszó szennyeződést tartalmazta. Ezt 10 tömegszázalékban

kevertem desztillált vízzel. A minta változását jól szemlélteti a 14. ábra. A minták

elnevezése is ugyanazzal a metódussal történt, mint a próbamérés során. Továbbá, a

mintavételezés után a mintákat minden esetben mikrohullámmal csírátlanítottam, majd

hűtve voltak, mielőtt eljuttattuk őket az akkreditált laboratóriumba.

Minta neve

Mintából mért térfogat

ml]

Adalék megnevezése

Adalék térfogata [ml],

illetve tömege [g]

TS1/1 1500 EM-BIO 3 ml

TS1/2 1500 EM-BIO2 3 ml

TS1/3 - levegő -

TS1/4F

1000 ml desztillált víz +

200 g felúszó

EM-BIO 5 ml

TS2/1 1500 EM-BIO 3 ml

TS2/2 1500 EM-BIO2 3 ml

TS2/3 - levegő -

5. táblázat: minták adalékai, keverési térfogatai illetve tömegei (második mérés)

A felúszó olajszennyezés vizsgálata során újabb nehézségekbe ütköztem, ugyanis a

mintavétel során nem tudtam igazán reprezentatív mintát venni. Ennek oka, hogy

mintavételezést pipettával végeztem, így a pipetta falán és belsejében megragadt

szennyezők nem egyformán jutottak a vizsgálandó mintát tartó hengerbe. Ennek

kiküszöbölésére külön méréssor került kialakításra, amely során egyforma mennyiségű

14. ábra - A TS1 Felúszó változása az idő függvényében (saját fotó, 2016.09.26-27-28.)

30

minták ugyanakkor kerültek beoltásra, és utána nem mintavételezés történt, hanem

mindegyik minta külön - külön lett vizsgálva megadott időpontokban.

Itt érdemes megemlíteni, hogy a már előzetesen leválasztott felúszó olajszennyezést

nem feltétlenül szükséges biológiai lebontásnak alávetni, ha már egyszer lefölözésre került.

Más módszerrel is ártalmatlanításra kerülhet, például elszállítható égetésre is. Erre

dolgozatomban külön nem szándékozok kitérni.

Az eredményeim

A próbamérés

Az első terepi mintavétel során vett vízminták vizsgálatainak tapasztalatai:

- A TS2 kútból származó vízminták nagyon alacsony koncentrációban tartalmaztak csak

TPH szennyeződést (kimutatási határérték alattiak voltak), így a bomlási folyamatok

vizsgálata nem volt értékelhető.

- A TS1 kútból származó vízminták már megfelelő mennyiségben tartalmazták a

vizsgálat elvégezéséhez és a bomlási folyamatok vizsgálatához szükséges TPH

koncentrációt, viszont az előzetesen becsült bomlási időtartamhoz képest a bomlás

gyorsabban játszódott le, ezáltal a napi szintű mintavétel nem volt alkalmas annak

pontos megfigyelésére.

- A kutak alacsony TPH szennyezettsége feltehetően a mintavételezést megelőző

lefölözés miatt tért el a korábban tapasztaltaktól.

A második mérési kísérlet

- TS1 kútból származó talajvíz kísérleti eredményei

Az alábbi diagramon jól látható, hogy a hatósági határértéket hozzávetőlegesen 18 óra

alatt értük el az EM-BIO inokulum használatával. A TS1-es kútból vett minták

mindegyikénél a kiinduló koncentráció 481,5 µg/l, ugyanis a kútból vett mintákból

átlagmintákat képeztünk. A második méréssorozat TS1 EM-BIO keverékének mérési

eredményeit a mellékletekben található 4. táblázat tartalmazza, és az 15. ábrán látható.

31

A következő diagramon megfigyelhető, hogy az EM-BIO2 inokulum használatával is

sikeresen végbe ment a szénhidrogének lebontása, habár ez láthatóan lassabb, ugyanis

ebben az esetben 24 óra alatt érte el a határértéket a 481,5 µg/l-es koncentrációról indulva.

Valójában még ez is az elfogadható határon belül van, ugyanis a lebontás megtörtént, csak

lassabban. A kezdeti koncentrációemelkedés oka az lehet, hogy az EM-BIO2 inokulumban

a mikroorganizmusok életben maradásához szükséges egy minimális mennyiségű

tápanyag, ami ebben az esetben oldott állapotban megtalálható az inokulumban. Így

amikor megtörtént a beoltás, a baktériumokkal a vízbe juttattunk némi rövid szénláncú

szénhidrogént is, ami később az eredeti koncentrációval lebontásra került. A második

méréssorozat TS1 EM-BIO2 keverékének mérési eredményeit a mellékletek közül az 5.

táblázat tartalmazza, és az 16. ábrán látható.

481,5

283,7

234,6

101,2

33,6 10 10 0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg/l

]

Idő [h]

A szennyezett talajvíz második méréssorának TS1 mintájának EM-

BIO-val történő kezelésének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

15. ábra - TS1/1 TPH koncentrációjának alakulása

32

A következő esetben az a feltűnő, hogy a TPH koncentráció lebontása csak puszta

levegőztetéssel csökkent a leggyorsabban. Ennek oka az lehet, hogy a talajvízben eleve

megtalálhatóak a lebontó mikroorganizmusok, viszont ezek a levegőtől elzárva, anaerob

közegben tartózkodtak addig, amíg a kúton keresztül ki nem termeltük őket. Amikor

megtörtént a mintavétel, és elhelyeztük a levegőztető berendezést, ezek a baktériumok

aerob környezetbe kerültek, és beindult a rohamos mértékű lebontás. A kiinduló

koncentráció ebben az esetben is 481,5 µg/l volt.

A második méréssorozat TS1 levegőztetett kísérletének mérési eredményeit a

mellékletek közül 6. táblázat tartalmazza, és a 17. ábrán látható.

248,7

458,7

372,5

10 10 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 10 20 30 40

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg/l

]

Idő [h]

A szennyezett talajvíz második méréssorának TS1 mintájának EM-

BIO2-vel történő kezelésének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

481,5

163,2

10 10 10 10 10 0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg

/l]

Idő [h]

A szennyezett talajvíz második méréssorának TS1 mintájának

levegőztetéssel történő kezelésének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

16. ábra - TS1/2 TPH koncentrációjának alakulása

17. ábra - TS1/3 TPH koncentrációjának alakulása

33

- TS2 kútból származó talajvíz kísérleti eredményei

Az ebben az esetben is megfigyelhető koncentrációemelkedés a kezdeti órákban

ugyanarra az okra vezethető vissza, mint EM-BIO2-vel való beoltás esetében. A korábban

kifejtett okok miatt az itt kapott eredményeket nem vettem reprezentatívnak. További

problémát jelent az is, hogy ezek a szennyezők vízoldhatósága kicsi. Így a lebontás sem

mehetett végbe olyan intenzíven a vízben található baktériumok segítségével. Később a

Green Park 2000 Bt. laboratóriumában a felúszó szennyezők vizsgálata külön kísérlet

keretein belül történt. A második méréssorozat TS1 felúszó szennyezőt tartalmazó

kísérletének mérési eredményeit a mellékletekben a 7. táblázat tartalmazza, és a 18. ábrán

látható.

Az 19. ábrán szemléltetem a TS1 kútból vett mintákkal végzett kísérletek eredményeit

összehasonlítva. A felúszó szennyezővel végzett kísérlet során a mérési eredményeket nem

találtam reprezentatívnak, ezért ezek nem is kerültek ábrázolásra. Az összesített diagramon

az az eljárás mondható a legjobbnak, amely esetében a TPH koncentráció a

legmeredekebben csökken. Ezek alapján jól megfigyelhető, hogy a levegőztetésnél történt

a legjobb hatásfokkal a lebontás. Ezt mindenképpen fontolóra kell venni a megfelelő

talajvíz tisztítási technológia kiválasztásánál.

10458,8

12157,2

9740,7

6490,8

2352,1

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg

/l]

Idő [h]

A második méréssor TS1 felúszó szennyezőjének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

18. ábra - TS1/4 TPH koncentrációjának alakulása

34

19. ábra - TS1 eredményei összegezve

- TS2 kútból származó talajvíz kísérleti eredményei

A TS1 EM-BIO2-val történő bekeverésénél is megfigyelhető kezdeti

koncentrációnövekedés. Mivel itt a kiinduló koncentráció eleve egy nagyságrenddel

nagyobb, 4539 µg/l, ezért a lebontás is csak jóval lassabban ment végbe, és nem is sikerült

határérték alá szorítani. Ennek oka az lehet, hogy a szennyezés nagyobb koncentrációban

tartalmaz hosszú szénláncú szénhidrogéneket is, amelyek nagy valószínűséggel nem

bonthatóak sikeresen az EM-BIO inokulum alkalmazásával. A második méréssorozat TS2

EM-BIO keverékének mérési eredményeit a mellékletek közül a 8. táblázat tartalmazza, és

a 20. ábrán látható.

481,5

248,7

458,7

372,5

10 10 10

481,5

283,7

234,6

101,2

33,6 10 10

481,5

163,2

10 10 10 10 10 0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg/l

]

Idő [h]

TS1 eredményei összegezve

TS1 + EM-BIO2 TPH koncentráció - TS1 + EM-BIO

(B) szennyezettségi határéték [µg/l] TPH koncentráció - TS1 + levegőztetés

35

A második méréssorozat TS2 EM-BIO2 keverékének mérési eredményeit a mellékletek

közül a 9. táblázat tartalmazza, és a 21. ábrán látható. A TS2-es kútból vett minta esetében

is megfigyelhető a kezdeti emelkedés, ugyanúgy, mint az előző esetekben, ennek oka is

ugyanaz. A nagyobb koncentráció miatt a lebontás itt sem ment teljesen végbe.

A második méréssorozat TS2 levegőztetett kísérletének mérési eredményeit a

mellékletek közül a 10. táblázat tartalmazza, és a 22. ábrán látható. A TS1-es kútból vett

mintákhoz hasonlóan, itt is a levegőztetés volt a leghatásosabb.

2930,3

3870

2700,2

371,3 323,7 421,4

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg/l

]

Idő [h]

A szennyezett talajvíz második méréssorának TS2 mintájának EM-BIO-

val történő kezelésének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

3111,3

4112,9

4095,5

451,4 796,6

261,5 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg

/l]

Idő [h]

A szennyezett talajvíz második méréssorának TS2 mintájának EM-

BIO2-vel történő kezelésének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

20. ábra - TS2/1 TPH koncentrációjának alakulása

21. ábra - TS2/2 TPH koncentrációjának alakulása

36

22. ábra - TS2/3 TPH koncentrációjának alakulása

A 23. ábrán szemléltetem a TS2 kútból vett mintákkal végzett kísérletek eredményeit

összehasonlítva. Lényegében a TS2-es kútból vett minták vizsgálatai során arra a

következtetésre jutottam, mint a másik kút mintáival kapcsolatban. A magasabb

koncentrációjú szennyezések esetében a két említett inokulummal történő beoltás nem

eredményes azért, mert az összetettebb szénláncú szénhidrogének lebontására vagy nem

alkalmasak, vagy pedig több ideig tart nekik, mint amennyi ideig a vizsgálatot folytattam.

A levegőztetés bizonyult itt is a legjobb megoldásnak, így kijelenthető, hogy

mindenképpen alkalmaznunk kell a kármentesítés során.

4539

3715

808,1

199,3 10 10 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg/l

]

Idő [h]

A szennyezett talajvíz második méréssorának TS2 mintájának

levegőztetéssel történő kezelésének eredményei

TPH koncentráció (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

37

A felúszó minták vizsgálata

A felúszó fázis EM-BIO- és EM-BIO2 inokulummal történő laboratóriumi kezelési

lehetőségének vizsgálata során egy-egy mérési sorozat került kialakításra. A kísérletet a

Green Park 2000 Bt. Környezet-analitikai laboratóriumában Dr. Kadenczki Lajos végezte.

A méréssorozatok az alábbiak szerint került kivitelezésre mindkét esetben:

- 10 db küvettába 40ml desztillált víz került bemérésre.

- A 40ml desztillált vízhez minden esetben 100mg tömegű felúszó fázisú

szennyezőanyag hozzáadására került sor.

- A mesterségesen elszennyezett mintákhoz rendre 20μl EM-BIO vagy EM-BIO2

inokulumot adagoltunk.

- A TPH koncentráció meghatározásakor alkalmanként egy teljes küvettányi minta

került bemérésre, és a felúszó szennyeződés teljes mennyisége került meghatározásra.

- Mintánként összesen 10-10 időpontban történt a TPH koncentráció meghatározása.

2930,3

3870

2700,2

371,3 323,7 421,4

3111,3

4112,9 4095,5

451,4 796,6

261,5

3715

808,1

199,3 10 10 10 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

TP

H k

on

cen

trác

ió [

µg/l

]

Idő [h]

TS2 eredményei összegezve

TS2 + EM-BIO (B) szennyezettségi határéték [µg/l]

TS2 + EM-BIO2 TS2 + Levegőztetés

23. ábra - TS2 eredményei összegezve

38

- Mindkét mérési sorozat esetében 3 alkalommal többlet inokulum adagolását végeztük

el, amelyet a bomlási folyamat nagymértékű lassulása tett indokolttá.

Az EM-BIO-val beoltott minta mérési eredményeit a mellékletek között a 11. táblázat

tartalmazza, ábrázolva látható a 24. ábrán.

24. ábra - Felúszó szennyeződés biológiai kezelése EM-BIO-val

A felúszó szennyezők vizsgálatánál látható, hogy ahhoz, hogy a lebontás végbe menjen,

időről időre adagolni kellett újabb adagot az EM-BIO inokulumokból, mert a lebontás

idővel lelassult. A hatósági határértéket 160 óra (6 nap és 16 óra) után sem sikerült elérni.

28821,2

26967,3

17433,6

16264,3

13070,8 11286,5

9147,4 8215,8 5694,4

3795,4

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

TP

H k

on

cen

trác

ió [

μg/l

]

Idő [h]

Felúszó szennyeződés biológiai kezelése EM-BIO-val

28455,8

24375,7

15485,6

14238,9

14330,3

11639,8 10719,1 8515,3

5171,6 4848,4

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

TP

H k

on

cen

trác

ió [

μg/l

]

Idő [h]

Felúszó szennyeződés kezelése EM-BIO2- vel

25. ábra - Felúszó szennyeződés kezelése EM-BIO2-vel

39

A felúszó fázis lebontásához szükséges inokulum mennyiség meghatározásának

vizsgálata

A fentebb bemutatott mérési sorozatoknál mindkét inokulum esetében megfigyelhető

volt, hogy a lebontás egyenletes végbemeneteléhez nem volt elegendő a kiinduláskor

hozzáadott mennyiség, a lebontás fenntartásához folyamatos utóadagolásra volt szükség.

Annak érdekében, hogy meghatározzuk a szennyező lebontásához szükséges kellő

inokulum mennyiségét, két méréssorozatot készítettünk elő. Mindkét mérési sorozat

esetében az EM-BIO elnevezésű inokulumot alkalmaztuk, két különböző kiindulási

mennyiséggel.

A vizsgálandó mintákat ebben az esetben is 40ml desztillált vízből és 100mg felúszó

szennyezőanyagból állítottuk elő, a mérési sorozatoknál a korábbi méréseknél alkalmazott

inokulum mennyiség tízszeresét (200µl), míg a másikhoz a százszorosát (2ml) adagoltuk.

A 200µl és 2ml EM-BIO inokulum adagolásával mindkét mérési sorozat esetében a

korábbi mérésekhez hasonló lebomlási folyamat volt megfigyelhető. Eltérés annyiban

mutatkozott, hogy itt egyik esetben sem volt szükség további inokulum hozzáadására. Az

eltérő mennyiségű inokulum adagolás hatása a folyamat sebességében volt megfigyelhető

csak. A 2ml EM-BIO inokulummal kezelt minták TPH koncentrációjának csökkenése a

vizsgálat első szakaszában gyorsabban ment végbe és hamarabb elérte a tovább már nem

bontható szennyezőanyag mennyiséget. A 200µl EM-BIO-val kezelt minták TPH

koncentrációjának csökkenése a vizsgálat szakaszában lassabban ment végbe, de

végeredményül ugyan azt a TPH koncentrációt sikerült elérnünk, mint a nagyobb

mennyiség alkalmazásával.

Ezen mérések eredményeit a mellékletek közül a 13. és 14. táblázat tartalmazza, ezek a

26. és 27. ábrán láthatóak.

40

26. ábra - Felúszó szennyeződés biológiai bontása 200μl EM-BIO inokulummal

29328,1

6486,7

4089,5 4671,3 2730,4

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

TP

H k

on

cen

trác

ió [

μg/l

]

Idő [nap]

Felúszó szennyeződés biológiai bontása 200µl EM-BIO inokulummal

29328,1

6341,1

3329,4 3495,4 2681,9

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

TP

H k

on

cen

trác

ió [

μg

/l]

Idő [nap]

Felúszó szennyeződés biológiai bontása 2ml EM-BIO inokulummal

27. ábra - Felúszó szennyeződés biológiai bontása 2ml EM-BIO inokulummal

41

6. A talajvíz mintákkal végzett kísérletek eredményeinek összegzése,

konklúziók

Az elvégzett laboratóriumi mérések kiértékelése után következő feladat az volt, hogy

olyan technológiát találjunk, amely alkalmazásával a kútban található, szennyezett talajvíz

sikeresen tisztítható. Erre azt a megoldást láttuk a legmegfelelőbbnek, hogyha a talajvíz

megtisztítása során megfelelő arányban keverve alkalmazzuk mind az EM-BIO

készítményeket, mind pedig a levegőztetést. Ennek legfőbb célja, hogy a talajvízben

található mikroorganizmusok munkáját elősegítsük a lebontás teljes időtartama alatt. Így

biztosíthatunk számukra tápanyagot, továbbá azt is, hogy a bioremediációs folyamat

egésze alatt megfelelő a mennyiségű oxigén biztosítva legyen a számukra. A

következőkben bemutatom azt az elképzelést, amely segítségével ezek a feltételek

teljesíthetőek, és a kútban található víz megtisztításra kerülhet.

Első, és legfontosabb feltétel az, hogy a szennyezett talajvizet nem kezelhetjük egy

fázisban. Ennek oka, hogy az egyik szennyező típus oldott fázisban a vízben található, míg

a másik felúszó, nem víz-fázisú szennyező anyag.

Ennek következtében mindenképpen le kell választanunk a felúszó fázist, amit külön

kell ártalmatlanítanunk. Ezt elvégezhetjük biológiai lebontással, aminek hatására

koncentráció ugyan csökken, de az összetettebb láncú szénhidrogének lebontása ezeknek a

mikroorganizmust tartalmazó oldatoknak problémát okoz. Ezért a lefölözött olajat célszerű

lenne energetikai hasznosításra átadni.

A kútban található szennyezett víz kezelésére viszont kiválóan alkalmasak a vizsgált

oldatok, így alkalmazásuk mindenképpen javallott. A megfelelő lebontás érdekében

valamilyen levegőztető berendezés alkalmazása mindenképp szükséges mindkét kútban.

Tehát összességében elmondhatjuk, hogy ha a talajvízbe juttatjuk az EM-BIO

készítmények vizes oldatát, akkor jóval nagyobb sebességgel fog lejátszódni a lebontás.

Erre inkább az EM-BIO fantázianevű készítmény alkalmas. Ahhoz, hogy ehhez minden

feltétel, így a megfelelő oxigén jelenléte is adott legyen, mindenképpen érdemes

valamilyen levegőztető berendezést alkalmazni.

6.1. Az első kút

1. A biológiai lebontás mindhárom esetben megtörtént. Az első két esetben – EM-BIO és

EM-BIO2 adagolásával – bioaugmentációt végeztünk, a harmadik esetben –

levegőztetéssel – biostimulációt.

42

2. A lebontás során megfigyelhető, hogy az EM-BIO-val történő kezelés eredményesebb

volt, mint az EM-BIO2-vel történő kezelés. Az EM-BIO esetén a lebontás 16 óra alatt

történt meg, míg ez az idő az EM-BIO2 esetén 20 óra volt.

3. A legkedvezőbb eredményt a biostimuláció hozta. A határérték elérése itt 2 óra alatt

bekövetkezett.

6.2. A második kút

1. A biológiai lebontás mindhárom esetben megtörtént. Az első két esetben – EM-BIO és

EM-BIO2 adagolásával – bioaugmentációt végeztünk, a harmadik esetben –

levegőztetéssel – biostimulációt.

2. A lebontás során megfigyelhető, hogy az EM-BIO-val történő kezelés eredményesebb

volt, mint az EM-BIO2-vel történő kezelés, habár a hatósági határértéket egyik esetben

sem értük el a megfigyelés ideje alatt.

3. A legkedvezőbb eredményt a biostimuláció hozta. A határérték elérése itt 18 óra alatt

bekövetkezett.

6.3. A felúszó szennyező

EM-BIO-val kezelt minták

1. Az EM-BIO-val kezelt minták TPH koncentrációja a mérés elején, 21 óra alatt

egyharmadával csökkent, viszont a 27. órában vizsgált mintáké már nagyságrendileg

nem követte az eddigi bomlási tendenciát ezért 20μl inokulumot adagoltunk a mérési

rendszerhez

2. A 27. órát követő inokulum adagolás következtében a bomlási folyamat újra beindult

és a 117. óráig egyenletesen zajlott, ekkor egy újabb inokulum adagolást végeztünk.

Ennek hatására a vizsgálat elején bemért felúszó szennyeződés koncentrációja a 165.

órára 85%-kal csökkent.

3. Az EM-BIO inokulummal kezelt minták TPH koncentrációja a 165. órát követően már

nem csökkent, ennek valószínűsíthető oka, hogy a rendszerben maradt

szénhidrogénformákat az inokulum tovább már nem képes bontani.

EM-BIO2-vel kezelt minták

1. EM-BIO2-vel kezelt minták TPH koncentrációjának feleződése 27 óra alatt ment

végbe, ezt követően viszont a 45. óráig nem folytatódott a szennyezőanyag

mennyiségének csökkenése, ezért újabb 20μl inokulumot adtunk a rendszerhez

2. A 45. órában hozzáadott inokulum hatására újabb egyenletes koncentrációcsökkenés

volt megfigyelhető egészen a 93. óráig, ekkorra már a kiindulási TPH érték a

43

kétharmadára csökkent, a folyamat újbóli beindítása érdekében ismételten 20µl

inokulum hozzáadást végeztük.

3. A 165. órára az EM-BIO inokulummal kezelt minták TPH koncentrációja is, akár csak

az EM-BIO esetében közel 85%-kal csökkent.

4. A 165. óra után megfigyelhető volt, hogy a minták TPH koncentrációja tovább nem

csökkent, valószínűsítjük, hogy a hátra maradt szénláncokat az inokulum nem tudta

tovább bontani.

A kapott eredményekből láthatjuk, hogy az alkalmazott módszerekből feltehetően

mindhárom eljárással a határérték alá csökkenthető a szénhidrogén szennyeződés,

amennyiben a vízben kisebb az oldott szennyezők koncentrációja. Méréseink alapján a

biostimuláció hatékonyabb lehet a bioaugmentációnál, mert mindkét esetben a levegőztetés

bizonyult a leggyorsabb eljárásnak, így nagy valószínűséggel gyorsabban megtisztítható

vele a talajvíz. Viszont figyelembe véve, hogy felszín közeli szennyeződésről van szó

ahova könnyedén beszivárogtatható az alkalmazott baktériumos oldat, ezért valószínűleg

ez gazdaságosabban és környezetkímélőbben kivitelezhető. Az általunk használt kétfajta

mikroorganizmusokat tartalmazó oldat közül az EM-BIO bizonyult hatékonyabbnak, ezért

végül ennek alkalmazását javasoljuk a talajvíz szénhidrogén-szennyezés aerob

bioremediációjára. Minden esetben a keletkező anyagok a víz és széndioxid, így hulladék

nem termelődik.

44

6. Összefoglalás

Szakdolgozatom megírásának folyamán elsődleges célom az volt, hogy behatóan

tanulmányozzam a szénhidrogén szennyezés kármentesítésének lehetőségeit, ezen belül

biológiai lebontást, ennek feltételeit. Célom volt továbbá, hogy megvizsgáljam, hogy egy

adott területen, a talajvízben található szénhidrogén szennyezés milyen hatásfokkal

bontható bioremediációval.

A kísérleteimet a Miskolci Egyetem Környezetgazdálkodási Intézetének illetve

Nyersanyagelőkészítési- és Környezeti Eljárástechnikai Intézetének laboratóriumaiban

végeztem.

Munkám során megismerkedtem a talaj fogalmával, funkcióival, majd a biológiai

lebontást befolyásoló tényezőkkel, a mikroorganizmusok alapvető létfeltételeivel, illetve az

azok szaporodását befolyásoló tényezőkkel. A szennyvíztisztításban döntő szerepet játszik

a mikroorganizmusok tevékenysége, viszont a megfelelő tartózkodási idő hiánya miatt a

szakirodalomban kerestem a biológiai lebontás intenzifikálási lehetőségeit.

Ezután a kármentesítés témakörében folytattam vizsgálataimat. Kísérleteket végeztem

két mikrobiológiai készítménnyel, az EM-BIO-val, és az EM-BIO2-vel, továbbá

vizsgáltam, hogy levegőztetés mellett mennyire intenzív és hatékony a lebontás. A beoltott

talajvíz mintákból megfelelő időközönként mintavételre került sor, majd ezeket

mikrohullámmal csírátlanítottam, majd hűtve tároltam az analitikai laboratóriumba való

eljutásukig.

Dolgozatomat összegezve elmondható, hogy a kármentesítésben, a különböző műszaki

beavatkozások során az EM-BIO és EM-BIO2 nevű készítménnyel történő biológiai

lebontás rövid szénláncú szénhidrogének esetében jó hatásfokkal alkalmazható, a vizsgált

inokulumok hatásosak.

Szabó Judit

Környezetmérnök BSc. hallgató

2017.11.27.

45

Summary

While writing my thesis, my primary goal was to study thoroughly the process of

biological degradation and its conditions. Also, my aim was to examine the effectiveness

of biodegradable hydrocarbon contamination in the groundwater.

My experiments were carried out in the laboratories of the Institute of Environmental

Management of the University of Miskolc and the Raw Materials Preparation and

Environmental Process Engineering Institute.

During my work, I studied the factors influencing biodegradation, the basic living

conditions of microorganisms and factors influencing their growth. The activities of

microorganisms play a decisive role in wastewater purification, but due to the lack of

adequate residence time I have sought the possibility of intensification of biodegradation in

the literature.

Then I continued my studies on remediation. I made experiments with two

microbiological preparations, EM-BIO and EM-BIO2, and examined how intensive and

efficient the digestion was during aeration. I took samples from the groundwater mixtures

at appropriate intervals, then germinated with microwaves and then stored refigerated until

they reached the analytical laboratory.

In summary, it can be said that in remediation, in various technical interventions the

biodegradation can be applied with high efficiency in the case of short-chain hydrocarbons,

and the tested microbiological solutions are effective.

Judit Szabó

BSc student in Environmental Engineering

2017.11.27.

46

7. Köszönetnyilvánítás

Ezúton szeretném megragadni az alkalmat arra, hogy köszönetemet és tiszteletemet

fejezzem ki mindenkinek, aki a dolgozatom elkészítéséhez nagyban hozzájárult.

Rendkívül inspirálónak találtam az eljárástechnikával és a kármentesítéssel kapcsolatos

tanulmányaim előadóinak tudását és előadásmódját. Szeretném tehát megköszönni Dr.

Bokányi Ljudmilla Tanárnőnek és Dr. Madarász Tamás Tanár Úrnak az előadásaim

keretében átadott tudásanyagot, a dolgozatírás során nyújtott rendkívüli segítőkészséget és

a temérdek építő jellegű információt.

Ezúton szeretném kinyilvánítani köszönetemet Székely István PhD hallgatónak, aki

rugalmasságáról, precízségéről és segítőkészségéről bizonyságot téve a kísérletek során a

mérések elvégzésében irányította munkámat, és kérdéseimmel bármikor fordulhattam

hozzá.

47

8. Mellékletek

1. táblázat: A próbamérés mintavételeinek időpontjai

Mintavételezés időpontja/Minta jele

2016.09.14 2016.09.15 2016.09.16

TS1/0/0914 TS1/1/0915 TS1/1/0916

TS2/0/0914 TS1/2/0915 TS1/2/0916

TS2/1/0915 TS2/1/0916

TS2/2/0915 TS2/2/0916

TS2/3/0915 TS2/3/0916

TS2/4/0915 TS2/4/0916

2. táblázat: A második mérési sor mintavételeinek időpontjai

Mintavételezés időpontja/Minta jele

2016.09.26

14:00

2016.09.26

15:30

2016.09.26

17:00

2016.09.27

9:00

2016.09.27

16:30

2016.09.28

9:00

TS1/0/0926 TS1/1/09261

5:30

TS1/1/09261

7:00

TS1/1/0927

9:00

TS1/1/09271

6:30

TS1/1/0928

9:00

TS2/0/0926 TS1/2/09261

5:30

TS1/2/09261

7:00

TS1/2/0927

9:00

TS1/2/09271

6:30

TS1/2/0928

9:00

TS1/1/09261

4:00

TS1/3/09261

5:30

TS1/3/09261

7:00

TS1/3/0927

9:00

TS1/3/09271

6:30

TS1/3/0928

9:00

TS1/2/09261

4:00

TS1/4F/0926

15:30

TS1/4F/0926

17:00

TS1/4F/092

79:00

TS1/4F/0927

16:30

TS1/4F/092

89:00

TS1/3/09261

4:00

TS2/1/09261

5:30

TS2/1/09261

7:00

TS2/1/0927

9:00

TS2/1/09271

6:30

TS2/1/0928

9:00

TS1/4F/0926

14:00

TS2/2/09261

5:30

TS2/2/09261

7:00

TS2/2/0927

9:00

TS2/2/09271

6:30

TS2/2/0928

9:00

TS2/1/09261

4:00

TS2/3/09261

5:30

TS2/3/09261

7:00

TS2/3/0927

9:00

TS2/3/09271

6:30

TS2/3/0928

9:00

48

Mintavételezés időpontja/Minta jele

TS2/2/09261

4:00

TS2/3/09261

4:00

3. táblázat: A próbamérés eredményei

Minta jele Kezelés Mintavétel időpontja TPH koncentráció [μg/l]

TS2/0/09.14 átlagminta 2016.09.14 12,2

TS1/0/09.14 átlagminta 2016.09.14 15802,3

TS1/1/09.15 EM-BIO (1:500) 2016.09.15 54,8

TS1/2/09.15 EM-BIO2 (1:200) 2016.09.15 nincs adat

TS2/1/09.15 EM-BIO (1:500) 2016.09.15 <12

TS2/2/09.15 Levegő 2016.09.15 <12

TS2/3/09.15 EM-BIO2 (1:500) 2016.09.15 <12

TS2/4/09.15 Talaj (10 tömegszázalék) 2016.09.15 <12

TS1/1/09.16 EM-BIO (1:500) 2016.09.16 <12

TS1/2/09.16 EM-BIO2 (1:200) 2016.09.16 <12

TS2/1/09.16 EM-BIO (1:500) 2016.09.16 <12

TS2/2/09.16 Levegő 2016.09.16 <12

TS2/3/09.16 EM-BIO2 (1:500) 2016.09.16 <12

TS2/4/09.16 Talaj (10 tömegszázalék) 2016.09.16 <12

TS1/1/09.19 EM-BIO (1:500) 2016.09.19 <12

TS1/2/09.19 EM-BIO2 (1:200) 2016.09.19 <12

TS2/1/09.19 EM-BIO (1:500) 2016.09.19 <12

49

Minta jele Kezelés Mintavétel időpontja TPH koncentráció [μg/l]

TS2/2/09.19 Levegő 2016.09.19 <12

TS2/3/09.19 EM-BIO2 (1:500) 2016.09.19 <12

TS2/4/09.19 Talaj (10 tömegszázalék) 2016.09.19 <12

Hatósági határérték 100

4. táblázat: A második méréssor TS1+EM-BIO eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS1/0/09.26 481,5 2016.09.26 -

TS1/1/09.26/14.00 283,7 2016.09.26 0

TS1/1/09.26/15.30 234,6 2016.09.26 1,5

TS1/1/09.26/17.00 101,2 2016.09.26 3

TS1/1/09.27/9.00 33,6 2016.09.27 16

TS1/1/09.27/16.30 10 2016.09.27 23,5

TS1/1/09.28/9.00 10 2016.09.28 40

50

5. táblázat: A második méréssor TS1+EM-BIO2 eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS1/0/09.26 481,5 2016.09.26 -

TS1/2/09.26/14.00 248,7 2016.09.26 0

TS1/2/09.26/15.30 458,7 2016.09.26 1,5

TS1/2/09.26/17.00 372,5 2016.09.26 3

TS1/2/09.27/9.00 10 2016.09.27 16

TS1/2/09.27/16.30 10 2016.09.27 23,5

TS1/2/09.28/9.00 10 2016.09.28 40

6. táblázat: A második méréssor TS1+levegőztetés eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS1/0/09.26 481,5 2016.09.26 -

TS1/3/09.26/14.00 163,2 2016.09.26 0

TS1/3/09.26/15.30 10 2016.09.26 1,5

TS1/3/09.26/17.00 10 2016.09.26 3

TS1/3/09.27/9.00 10 2016.09.27 16

TS1/3/09.27/16.30 10 2016.09.27 23,5

TS1/3/09.28/9.00 10 2016.09.28 40

51

7. táblázat: A második méréssor TS1 felúszó szennyezőjének eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS1F/1/09.26/14.00 10458,8 2016.09.26 0

TS1F/1/09.26/15.30 12157,2 2016.09.26 1,5

TS1F/1/09.26/17.00 9740,7 2016.09.26 3

TS1F/1/09.27/9.00 6490,8 2016.09.27 16

TS1F/1/09.27/16.30 2352,1 2016.09.27 23,5

8. táblázat: A második méréssor TS2+EM-BIO eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS2/0/09.26 4539 2016.09.26 -

TS2/1/09.26/14.00 2930,3 2016.09.26 0

TS2/1/09.26/15.30 3870 2016.09.26 1,5

TS2/1/09.26/17.00 2700,2 2016.09.26 3

TS2/1/09.27/9.00 371,3 2016.09.27 16

TS2/1/09.27/16.30 323,7 2016.09.27 23,5

TS2/1/09.28/9.00 421,4 2016.09.28 40

52

9. táblázat: A második méréssor TS2+EM-BIO2 eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS2/0/09.26 4539 2016.09.26 -

TS2/2/09.26/14.00 3111,3 2016.09.26 0

TS2/2/09.26/15.30 4112,9 2016.09.26 1,5

TS2/2/09.26/17.00 4095,5 2016.09.26 3

TS2/2/09.27/9.00 451,4 2016.09.27 16

TS2/2/09.27/16.30 796,6 2016.09.27 23,5

TS2/2/09.28/9.00 261,5 2016.09.28 40

10. táblázat: A második méréssor TS1+levegőzetés eredményei

Minta jele TPH koncentráció [μg/l] Mintavétel ideje A vizsgálat indításától

mért idő [h]

TS2/0/09.26 4539 2016.09.26 -

TS2/3/09.26/14.00 3715 2016.09.26 0

TS2/3/09.26/15.30 808,1 2016.09.26 1,5

TS2/3/09.26/17.00 199,3 2016.09.26 3

TS2/3/09.27/9.00 10 2016.09.27 16

TS2/3/09.27/16.30 10 2016.09.27 23,5

TS2/3/09.28/9.00 10 2016.09.28 40

53

11. táblázat: A felúszó és EM-BIO eredményei

Minta jele Megjegyzés TPH koncentráció

[μg/l]

Mintavétel

ideje

A vizsgálat

indításától

mért idő [h]

TS1/0/EM-

BIO vak 29107,9

2016.10.10. 11

40

-

TS1/1/EM-

BIO kiindulási állapot 28821,2

2016.10.10.

1140

0

TS1/2/EM-

BIO - 26967,3

2016.10.10. 14

00

2,33

TS1/3/EM-

BIO - 17433,6

2016.10.11.

0900

21,33

TS1/4/EM-

BIO plusz 20μl inokulum 16264,3

2016.10.11. 15

00

27,33

TS1/5/EM-

BIO - 13070,8

2016.10.12.

0900

45,33

TS1/6/EM-

BIO plusz 20μl inokulum 11286,5

2016.10.13. 09

00

69,33

TS1/7/EM-

BIO - 9147,4

2016.10.14.

0900

93,33

TS1/8/EM-

BIO plusz 20μl inokulum 8215,8

2016.10.15. 09

00

117,33

TS1/9/EM-

BIO - 5694,4

2016.10.16.

0900

141,33

TS1/10/EM-

BIO - 3795,4

2016.10.17. 09

00

165,33

12. táblázat: A felúszó és EM-BIO2 eredményei

Minta jele Megjegyzés TPH koncentráció

[μg/l]

Mintavétel

ideje

A

vizsgálat

indításától

mért idő

[h]

TS1/0/EM-

BIO2 vak 27338,1

2016.10.10.

1158

-

TS1/1/EM-

BIO2 kiindulási állapot 28455,8

2016.10.10.

1100

0

TS1/2/EM-

BIO2 - 24375,7

2016.10.10.

1400

2

TS1/3/EM-

BIO2 - 15485,6

2016.10.11.

0900

21

TS1/4/EM-

BIO2 - 14238,9

2016.10.11.

1500

27

TS1/5/EM-

BIO2 plusz 20μl inokulum 14330,3

2016.10.12.

0900

45

54

Minta jele Megjegyzés TPH koncentráció

[μg/l]

Mintavétel

ideje

A

vizsgálat

indításától

mért idő

[h]

TS1/6/EM-

BIO2 - 11639,8

2016.10.13. 09

00

69

TS1/7/EM-

BIO2 plusz 20μl inokulum 10719,1

2016.10.14.

0900

93

TS1/8/EM-

BIO2 - 8515,3

2016.10.15. 09

00

117

TS1/9/EM-

BIO2 plusz 20μl inokulum 5171,6

2016.10.16.

0900

141

TS1/10/EM-

BIO2 - 4848,4

2016.10.17. 09

00

165

13. táblázat: A 200µl EM-BIO-val kezelt minták TPH koncentráció változásának

eredményei

Minta jele TPH koncentráció

[μg/l]

Mintavétel

ideje

A vizsgálat

indításától

mért idő [nap]

TS1/0/EM-

BIO/10 29328,1 2016.10.17 0

TS1/1/EM-

BIO/10 6486,7 2016.10.18 1

TS1/2/EM-

BIO/10 4089,5 2016.10.21 4

TS1/3/EM-

BIO/10 4671,3 2016.10.22 5

TS1/4/EM-

BIO/10 2730,4 2016.10.23 6

TS1/5/EM-

BIO/10 * 2016.10.24 7

*a mérési eredmény a jelentés leadásának napjáig nem érkezett meg a laborból

55

14. táblázat: 2ml EM-BIO-val kezelt minták TPH koncentráció változásának eredményei

Minta jele TPH koncentráció

[μg/l]

Mintavétel

ideje

A vizsgálat

indításától

mért idő [nap]

TS1/0/EM-

BIO/100 29328,1 2016.10.17

0

TS1/1/EM-

BIO/100 6341,1 2016.10.18

1

TS1/2/EM-

BIO/100 3329,4 2016.10.21

4

TS1/3/EM-

BIO/100 3495,4 2016.10.22

5

TS1/4/EM-

BIO/100 2681,9 2016.10.23

6

TS1/5/EM-

BIO/100 * 2016.10.24

7

*a mérési eredmény a jelentés leadásának napjáig nem érkezett meg a laborból

56

Idézett forrásmunkák

[1] J. Kátai, Alkalmazott talajtan, Debreceni Egyetem, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Pannon

Egyetem, 2011.

[2] G. Filep, B. Kovács, J. Lakatos, T. Madarász és I. Szabó, Szennyezett Területek Kármentesítése,

Miskolci Egyetemi Kiadó, 2002.

[3] P. Szűcs , F. Sallai , B. Zákányi és T. Madarász , Vízkészletvédelem, Bíbor Kiadó, 2009.

[4] B. Zákányi, A DNAPL (Dense Non-Aqueous Phase Liquid) típusú szennyeződések felszín alatti

transzport-folyamatainak szimulációja. PhD értekezés., 2013.

[5] T. Madarász és R. Tóth, In Situ Talajtosztítási Eljárások, 2010.

[6] J. Dr Takács, A szennyvízek biológiai tisztítása, Hulladekonile Elektronikus Folyóirat.

[7] K. Dr Lájer, A környezeti biotechnológia alapjai, Hulladekonline Elektronikus Folyóirat.

[8] J. Szabó és A. Milánkovich, Talajvíz szénhidrogén- szennyezés aerob bioremediálásának

kísérleti vizsgálata, Konzulensek neve: Dr. Bokányi Ljudmilla, Dr. Madarász Tamás, Székely

István: Tudományos Diákköri Dolgozat, 2016.

[9] A. Makó és H. Hernádi, Talajfizikai kutatások, 2012.

[10] G. Delin, I. Cozzarelli, M. Lahvis és B. Bekins, Ground Water Contamination by Crude Oil near

Minnesota, 1998.

[11] J. Dr Takács, Kommunális szennyvízek tápanyagtartalmának csökkentési lehetőségei,

Hulladekonline Elektronikus Folyóirat, 2013.

[12] Fenntartható mezőgazdasági rendszerek és környezettechnológia, Szaktudás Kiadó Ház ZRt.,

(2008).

[13] J. Szabó, Szennyvízből ivóvíz, Konzulens neve: Dr. Bokányi Ljudmilla: Tudományos Diákköri

Dolgozat, 2015.

[14] C. Pregun és C. Juhász, „Vízminőségvédelem,” http://www.agr.unideb.hu.

[15] B. E. Rittman, E. Seagren, B. A. Wrenn, A. J. Valocchi, C. Ray és L. Raskin, In Situ

Bioremediation, 1992.

57

Ábrajegyzék

1. ábra - A tápanyagok és toxikus elemek fiziológiai hatása koncentrációjuktól függően (2) ...........4

2. ábra - Az eutrofizáció folymata (14) ...........................................................................................8

3. ábra - Az LNAPL szennyezők mozgásának sematikus rajza (4) ................................................ 10

4. ábra - A kőolajszármazékok hatása a vízben (3) ........................................................................ 12

5. ábra - A kármentesítés folyamata (saját ábra, 2016.09.26) ........................................................ 13

6. ábra - A bioremediáció folyamata (5) ....................................................................................... 17

7. ábra - A kísérlet folyamata (saját ábra, 2017.11.26.) ................................................................. 23

8. ábra – A TS1/1 és TS2/2 minták (saját fotó, 2016.09.14.) ......................................................... 24

9. ábra - A TS2/1-es és a TS2/3-as minták (saját fotók, 2016.09.14) ............................................. 25

10. ábra - A TS2/2-es és a TS2/4-es minták (saját fotók, 2016.09.14) ........................................... 26

11. ábra - A TS1/1-es és a TS1/2-es minták (saját fotók, 2016.09.26) ........................................... 27

12. ábra - A TS2/1-es és TS2/2-es minták (saját fotók, 2016.09.26.) ............................................. 28

13. ábra - A TS1/3-as és TS2/3-as minták (saját fotó, 2016.09.26.) ............................................... 28

14. ábra - A TS1 Felúszó változása az idő függvényében (saját fotó, 2016.09.26-27-28.) .............. 29

15. ábra - TS1/1 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 31

16. ábra - TS1/2 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 32

17. ábra - TS1/3 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 32

18. ábra - TS1/4 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 33

19. ábra - TS1 eredményei összegezve ......................................................................................... 34

20. ábra - TS2/1 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 35

21. ábra - TS2/2 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 35

22. ábra - TS2/3 TPH koncentrációjának alakulása ....................................................................... 36

23. ábra - TS2 eredményei összegezve ......................................................................................... 37

24. ábra - Felúszó szennyeződés biológiai kezelése EM-BIO-val .................................................. 38

25. ábra - Felúszó szennyeződés kezelése EM-BIO2-vel .............................................................. 38

26. ábra - Felúszó szennyeződés biológiai bontása 200μl EM-BIO inokulummal .......................... 40

27. ábra - Felúszó szennyeződés biológiai bontása 2ml EM-BIO inokulummal ............................. 40