Eötvös Loránd Tudományegyetem - Természettudományi Kar Környezettudományi Centrum
Különböző nyersfoszfátok agronómiai és környezetvédelmi célú összehasonlító vizsgálata Lehotay Terézia
Környezettudomány MSc II. évfolyam Témavezetők:
Dr. Csathó Péter MTA-TAKI, Agrokémiai és Növénytáplálási Osztály, tudományos tanácsadó
Dr. Mihucz Viktor Gábor ELTE-TTK, Kémiai Intézet, adjunktus
Budapest, 2011. június 1.
Vizsgálataink indokoltsága • Föld növekvő népessége • Élelmezési gondok • Termőföldek tápanyagutánpótlása • Műtrágyahasználat optimálása
Célkitűzések Nyersfoszfátok vizsgálata • • • •
Nyersfoszfátkészletek becslése: 30-150 év Agronómiai hatékonyság Környezetszennyező hatás Foszfor-, nehézfém-, és potenciálisan toxikus elemtartalom • Összes • Különböző oldószerekben oldható mennyiség
• Tenyészedény kísérletek
Nyersfoszfátok • • • • • • • • •
Kínai 1,2 Egyiptom Szenegál Marokkó Algéria Florida Hiperfoszfát Szuperfoszfát Észak-Karolina
Alkalmazott módszerek 1) Szemcseméret meghatározása •szitafinomság • 160-90 μm • 90-63 μm • < 63 μm
Alkalmazott módszerek 2) Mikrohullámmal támogatott feltárás Összes P- és nehézfémtartalom
•Salétromsavas-peroxidos – 65 % HNO3+30 % H2O2
•Királyvizes-peroxidos – 65 % HNO3+37%HCl+30%H2O2
Alkalmazott módszerek 3) Különböző oldószerekkel történő kivonás Oldható P- és nehézfémtartalom •Lakanen-Erviö • 0,5 M CH3COONa + 0,5 M CH3COOH + 0,02 M EDTA
•Hangyasav • 2 V/V% HCOOH
•Citromsav • 2 V/V% C3H4(OH)(COOH)3
•Ammónium-citrát • 2 V/V% (C6H8O7)2H3N
Alkalmazott módszerek 4) Induktív csatolású plazma atomemissziós spektroszkópia (ICP-AES) •Nyomelemek meghatározása •Gyors, automata mintaváltós, számítógép-vezérelt elemző rendszer •Minőségi és mennyiségi elemzés •ULTIMA 2 ICP atomemissziós spektrométer – szekvenciális típusú készülék
Alkalmazott módszerek 5) Tenyészedény kísérlet Agronómiai hatékonyság, környezetvédelmi értékelés •Nyírlugosi homoktalaj •Tavaszi árpa (Hordeum vulgare) – 6 nyersfoszfát (Algéria, Florida, Észak-Karolina, Szenegál, Marokkó, Hiperfoszfát) – Szuperfoszfát-standard
Eredmények és értékelés
Szemcseméret • 160 μm alatti frakció • kínai 2 > algériai > kínai 1 > hiperfoszfát > egyiptomi > szenegáli > marokkói > észak-karolinai > floridai
Nyersfoszfátok foszfortartalma Összes P2O5, % (65 % HNO3+30 % H2O2)
Hangyasavban oldható P-tartalom, relatív %
Lakanen-Erviö-oldható P-tartalom, relatív %
Nyersfoszfátok elemtartalma • Egyes oldószerek által kivont elemtartalom – Összes elemtartalom (65 % HNO3+30 % H2O2)
Nyersfoszfátok elemtartalma Oldószerek hatékonysága hangyasav > citromsav > LE > ammóniumcitrát
Agronómiai hatékonyság • Legnagyobb terméstöbblet, fajlagos felület, P-felvétel = legjobb hatékonyság: algériai > hiperfoszfát > marokkói > észak-karolinai nyersfoszfát • Legkisebb P-oldhatóság, terméstöbblet, fajlagos felület, legrosszabb hatékonyság: szenegáli > floridai nyersfoszfát A tenyészedény kísérletben kapott terméstöbbletek és P-felvétel: jó egyezés a fajlagos felülettel és a P-oldhatósággal.
Környezetvédelmi szempontú értékelés • Jelentős különbségek a nyersfoszfátok összes nehézfém- és egyéb toxikus elemtartalmában, ezek oldhatóságában. • A növények nehézfémfelvételét befolyásoló tényezők: – összes kijuttatott nehézfémmennyiség, – a nehézfémek oldhatósága, – a talaj pH-ja.
Összefoglalás, javaslatok • Nyersfoszfátok összehasonlító vizsgálata • Környezeti kockázatelemzések a rendszeres használathoz • Könnyen oldható foszfortartalmak értékét befolyásoló tényezők vizsgálata
Köszönetnyilvánítás Dr. Csathó Péter tudományos tanácsadó Dr. Gáspárné Rapcsák Eszter • MTA-Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet
Dr. Mihucz Viktor Gábor • ELTE-TTK, Kémiai Intézet
adjunktus
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
• Lakanen- Erviö: 0.5 M Na-acetát + 0.5 M ecetsav + 0.02 M EDTA
• Oxálsavas extrakció: Al-Fe-P-oxalát egymáshoz viszonyított arányaP-telítettségi index; a túlzott P-ellátottság milyen környezeti kockázatot jelent, 25% felett
• Tenyészedény kísérletekben alkalmazott extrakciós módszerek: AL: Magyarország talaj Pellátottságának becslésére a hivatalos P-teszt; LE: multifunkcionális kioldószer, környezetvédelmi vonatkozások; víz: azonnal felvehető frakció
P-pótlás szántóföldi növénytermesztésben • Meszes és savanyú talajokon: vízoldható formájú P-trágyák • Közepesen és erősen savanyú talajokon: nehézfémekkel kevésbé szennyezett üledékes reaktív nyersfoszfátok pl.: algériai • Műtrágya adagok: szántóföldi növénykísérletek szükségesek – 1.lépés: legjobb agronómiai hatékonyságú nyersfoszfátok kiválasztása; laboratóriumi, tenyészedény kísérletek – 2. lépés: szántóföldi kísérletek
Mezőgazdasági termelés szinten tartása 2033 után • Ma még bőséges készlet • Sokféle becslés: Louis, 1993 150 év • Óriási különbségek a szerves és műtrágya P felhasználásban – Adott ország pénzügyi helyzete határozza meg a P trágya felhasználást. – Műtrágyagyártók érdekei felülírják a gazdákéit.
Nyersfoszfátok foszfortartalma P-oldhatóság
rel%
rel%
rel%
LakanenErviö oldószerben rel%
+ 2%-os 2%-os citrom- seml. NH4 Nyersfoszfát Összes* P2O5, % hangyasavban savban citrátban
Algériai
27,98
94,69
45,64
19,32
1,86
Floridai
26,08
69,91
32,23
6,18
2,35
É-Karolinai
25,95
99,02
50,32
11,03
1,56
Szenegáli
36,82
64,14
26,42
1,32
0,84
Marokkói
30,36
101,26
39,04
7,61
0,85
Hyperfoszfát
25,42
93,95
52,3
10,54
0,61
Kínai 1
0,23
22,63
45,72
32,52
5,68
Kínai2
0,55
26,98
21,98
24,02
2,73
Egyiptomi
0,03
60,5
52,94
26,68
20,55
