A CSEPEL MŰVEK TALAJAINAK NEHÉZFÉM SZENNYEZETTSÉGE
Készítette: Szabó Tímea, Környezettudomány MSc Témavezető: Dr. Óvári Mihály, egyetemi adjunktus
Bevezetés
a talaj hazánk egyik legfontosabb erőforrása termékenységének fennmaradása illetve fenntartása mindannyiunk érdeke az ipari forradalom óta az antropogén források egyre nagyobb terhet jelentenek a természeti erőforrásokra legfontosabb talajszennyező források az ipar, mezőgazdaság és a közlekedés
Célkitűzés
intenzív ipari tevékenységet folytatott terület kijelölése Csepel Művek (1892-1989.) az ipari területen vételezett talajmintákban nehézfém szennyezettséget vizsgáltam energiadiszperzív röntgenfluoreszcens spektrometria (ED-XRF) műszeres analitikai módszerrel az eredmények alapján a hazai nehézfém szennyezettségi határértékekkel összehasonlítva megállapítottam a kijelölt területek szennyezettségét
A Csepel Művek
két terület kijelölése: motorkerékpárgyár és varrógépgyár a gyárterületeken az alábbi ipari tevékenységek folytak:
öntés: öntött részek (pl. motorblokk alumíniumból) forgácsolás: fúrás, esztergálás, köszörülés, gyalulásfémforgácsok galvánozás (Cr, Cu, Cd, Zn, Ni) krómozás, nikkelezés mázolás, festés Ba, Zn, Pb, Co, Fe a zománc pigmentekben
A mintavételi területek
A talajmintavétel
talajmintavétel két területről: motorkerékpárgyár és varrógépgyár motorkerékpárgyár: 16 darab mintavételi pont 20 cm és 40 cm mélységből származó talajminták varrógépgyár: 12 darab mintavételi pont 20 cm és 40 cm mélységből származó talajminták átlagminták: 8 darab
A motorkerékpárgyár mintavételi ábrája
Az energiadiszperzív röntgenfluoreszcens spektrometria (ED-XRF)
a röntgenfluoreszcens spektrometria olyan műszeres analitikai módszer, amellyel széles koncentrációtartomány vizsgálható, illetve roncsolásmentes előnye: minimális mintaelőkészítés, rövid vizsgálati idő, költséghatékony hátránya: közepes érzékenység
Módszer lényege: kis vagy közepes energiájú röntgensugárzással (2-50 keV) sugározzuk be a mintát az atom belső elektronhéján bekövetkezik az ionizáció. Az ionokban az elektronhiány a belső héjon vangerjesztett állapot megszűnése során az adott elemre jellemző karakterisztikus sugárzás (100 eV- 100 keV) keletkezik mérjük a sugárzás energiáját és intenzitását
Minipal2 PANalytical Spektrométer
Kompakt asztali spektrométer Ródium anódú röntgencső, nagy felbontású Si PIN detektor 12 férőhelyes forgótárcsás mintatartó 3 féle lehetőség a minták kiértékeléséhez:
nagyszámú standard alkalmazása kalibrálunk, pontos kvantitatív koncentráció érték kézi üzemmód: a detektor által érzékelhető elemek félkvantitatív elemzés standardless (ún. standard nélküli üzemmód) félkvantitatív elemzés
A vizsgálat standardless üzemmódban történt.
Mintaelőkészítés
légszáraz talajminták homogenizálása (szitálás d=2mm, majd dörzsmozsárban porítás) kavicstartalom meghatározása Motorkerékpárgyár: 13%± 7% Varrógépgyár: 4%±4% Szervesanyag-tartalom meghatározása: ~5 g talajmintát szárítószekrényben 105°C-on szárítottam, majd 600 °C-on izzítottam átlagos szervesanyag-tartalom mindkét területen 6% ±1,5% Az ED-XRF vizsgálathoz a porított talajmintákból 1-1 vegyszeres kanálnyi mennyiséget helyeztem a henger alakú műanyag mintatartóba
Eredmények kiértékelése
4 darab elem vizsgálata: Cu, Zn, Pb, Cr mivel a vizsgálat során nem állt rendelkezésre a Csepelsziget talajtípusának megfelelő talajstandardreferenciaelem a Fe (mintákban az átlagos koncentrációja 6,5-7,5%) félkvantitatív eredményeknek tekinthetők jelintenzitás (cps) koncentráció (mg/kg) A mért koncentrációk összehasonlítása a 10/2000. (VI.2.) KÖM-EÜM-FVM-KHVM együttes rendelettel, amely a felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékeket tartalmazza
10/2000. (VI. 2.) KÖM-EÜM-FVM-KHVM együttes rendelet a felszín alatti víz és a földtani közeg minőségi védelméhez szükséges határértékekről Elem
A érték (környezeti háttérérték)
B érték C1 érték C2 érték C3 érték (szennyezettségi (intézkedési (intézkedési (intézkedési határérték) határérték) határérték) határérték)
As
10
15
20
40
60
Ba
150
250
300
500
700
Cd
0,5
1
2
5
10
Co
15
30
100
200
300
Cr
30
75
150
400
800
Cu
30
75
200
300
400
Hg
0,15
0,5
1
3
10
Mo
3
7
20
50
100
Ni
25
40
150
200
250
Pb
25
100
150
500
600
Se
0,8
1
5
10
20
Sn
5
30
50
100
300
Zn
100
200
500
1000
2000
Motorkerékpárgyár eredményei
összesen 32 darab talajminta vizsgálata A koncentrációk C3 intézkedési határérték szerinti összehasonlítása:
Cu: átlagkoncentrációja 1020 mg/kg (C3:400 mg/kg) Zn átlagkoncentrációja 2260 mg/kg (C3:2000 mg/kg) Pb átlagkoncentrációja 651 mg/kg (C3:600 mg/kg) Cr átlagkoncentrációja 296 mg/kg (C3:800 mg/kg)
Cink (Zn) a talajrétegekben
Réz (Cu) a talajrétegekben
6000 1600 1400
4000 3000 20 cm 2000
40 cm
1000
koncentráció (mg/kg)
koncnetráció (mg/kg)
5000
1200 1000 800
20 cm
600
40 cm
400
200
0
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 motorkerékpárgyár talajmintái
1
3
4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 motorkerékpárgyár talajmintái
Króm (Cr) a talajrétegekben
Ólom (Pb) a talajrétegekben 600
2500
500
2000 1500 20 cm 1000
40 cm
500
koncentráció (mg/kg)
koncentráció (mg/kg)
2
400 300
20 cm 40 cm
200 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 motorkerékpárgyár talajmintái
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 motorkerékpárgyár talajmintái
Varrógépgyár eredményei
24 darab talajminta vizsgálata A varrógépgyár mintáiban nem volt kimutatható a Pb (<300 mg/kg) A koncentrációk C3 intézkedési határérték szerinti összehasonlítása: Cu átlagkoncentrációja 510 mg/kg (C3:400 mg/kg) Zn átlagkoncentrációja 1110 mg/kg (C3:2000 mg/kg) Cr átlagkoncentrációja 227 mg/kg (C3:800 mg/kg)
Cink (Zn) a talajrétegekben 1800
600
1600
500 400 20 cm
300
40 cm
200 100
koncentráció (mg/kg)
700
1400 1200 1000 800
20 cm
600
40 cm
400 200 0
0
1
2
3
4 5 6 7 8 9 varrógépgyár talajmintái
1
10 11 12
2
3
4 5 6 7 8 9 varrógépgyár talajmintái
Króm (Cr) a talajrétegekben 600 koncentráció (mg/kg)
koncentráció (mg/kg)
Réz (Cu) a talajrétegekben
500 400 300
20 cm
200
40 cm
100 0 1
2
3
4
5 6 7 8 9 varrógépgyár talajmintái
10
11
12
10
11
12
Az átlagminták eredményei
Hasonló technológiák zajlottak mindkét területen (galvanizálás, festés, mázolás, forgácsolás) Ennek ellenére a motorkerékpárgyár területe szennyezettebb a varrógépgyár területénél
oka: az előállított termék más, eltérő festékek alkalmazása (a motorkerékpárgyár festéke tartalmazhatott ólmot), illetve a terület bolygatottsága
A varrógépgyár területe feltehetően bolygatott, feltölthették, ezt igazolja, hogy a 40 cm mélységből származó legtöbb minta elemkoncentrációja nagyobb, illetve a mintavételezés során elszórtan talált törmelékdarabok
Cink (Zn) az átlagmintákban
1200
2500 koncentráció (mg/kg)
koncentráció (mg/kg)
Réz (Cu) az átlagmintákban 1000 800 600 400 200 0
2000 1500 1000 500 0
talajminták átlagai
talajminták átlagai
800 700 600 500 400 300 200 100 0
Króm (Cr) az átlagmintákban koncentráció (mg/kg)
koncentráció (mg/ kg)
Ólom (Pb) az átlagmintákban
talajminták átlagai
400 350 300 250 200 150 100 50 0
talajminták átlagai
Összefoglalás
A több, mint 100 éven át folytatott intenzív ipari termelés jelentős mértékben szennyezte a talajt. A kimutatott szennyezőanyagok egyértelműen hozzárendelhetők az adott területen korábban folytatott tevékenységhez. A motorkerékpárgyár területe erősen szennyezett, a vizsgált négy elemből három koncentrációja túllépi a C3 határértéket. A varrógépgyár területén a szennyezettség jelentősen kisebb, csak a Cu koncentrációja és az sem minden pontban lépi túl a határértéket.
Köszönetnyilvánítás Szakdolgozatom elkészítéséhez nyújtott segítségéért szeretnék köszönetet mondani: témavezetőmnek Dr. Óvári Mihálynak, Dr. Varga Imre Péternek, a talajmintákon végett műszeres vizsgálatokért Dr. Barkács Katalinnak és doktori hallgatóinak
Köszönöm Köszönöm aa figyelmet! figyelmet!
Válasz a Bíráló kérdéseire
A gyár területén a talaj felső rétege szemmel láthatóan jelentősen bolygatott, a több, mint 100 éves emberi tevékenység miatt az eredeti talajhoz képest a szerkezete és az összetétele megváltozott. A hullámhosszdiszperzív (WD-)XRF detektora jelentősen kisebb térszögből veszi a röntgenfotonokat, emiatt azok száma – és ezzel a kapott jel intenzitása – kisebb, mint az enegiadiszperzív (ED-)XRF esetében. Ezt figyelembe véve a „hatásfok” megnevezés talán vitatható, de a hivatkozott irodalmi forrás is így említi.
