KÖRNYEZETI KOCKÁZATÁNAK FELMÉRÉSE. Feigl Viktória Gruiz Katalin, Klebercz Orsolya, Papp Bálint, Szabó Anett, Ujaczki Éva, Lerner Tamás, Anton Áron

AZ AJKAI VÖRÖSISZAP KATASZTRÓFA – SZENNYEZETT TALAJOK KÖRNYEZETI KOCKÁZATÁNAK FELMÉRÉSE

1

Feigl Viktória Gruiz Katalin, Klebercz Orsolya, Papp Bálint, Szabó Anett, Ujaczki Éva, Lerner Tamás, Anton Áron BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék BME, Környezeti kockázatmenedzsment, 2016.04.28.

AJKAI KATASZTRÓFA – 2010. OKTÓBER 4.

2

NÉHÁNY ADAT A KATASZTRÓFÁRÓL 800 000 m3 13-as pH-jú vörösiszap áradása  10 halálos áldozat, 60 sérült  3 elárasztott falu: Kolontár, Devecser, Somlóvásárhely  Több, mint ezer hektár mezőgazdasági terület 10 km-en a Torna-patak völgyében  Torna, Marcal, Rába, Mosoni-Duna szennyeződése 

3

KOCKÁZAT ALAPÚ KÖRNYEZETMENEDZSMENT HIÁNYA Lúgos vörösiszap korrozív hatása helyett fókuszban a nehézfémek  Félelem a „vörös színtől”  Több száz minta analízise szennyezőanyagokra, de a Na vizsgálata csak hónapokkal a katasztrófa után  Vékony rétegben jelenlévő vörösiszap eltávolítása 4-5 hónappal a katasztrófa után, addigra kimosódás és pH csökkenés a hóolvadás és az esőzések által 

4

A KOCKÁZATFELMÉRÉS NEHÉZSÉGEI Kevés publikált általános info a vörösiszapról (2010-ben)  Hiányos tudás a veszélyeket és a környezeti és humán kockázatot tekintve  Egyszerűnek tűnő probléma: folyadékban szuszpendált szilárd anyaggal elárasztott mezőgazdasági terület – DE: kölcsönhatások a környezettel és az ökoszisztémával  Esettanulmányok hiánya 

5

GYORSINTÉZKEDÉSEK A KATASZTRÓFA UTÁN     

Célja elsősorban az emberi élet, az állatok és az ivóvíz védelme volt Döntéshozatal alapja az emberi egészség védelme és szociológiai és gazdasági szempontok Rendelkezésre álló anyagok és technológiák Döntő érv: rövid távú kedvező hatások, a hosszú távú következmények kevésbé figyelembe véve Intézkedések:   

  

Emberek kitelepítése a megrongált területekről A gát izolálása A lúgos csurgalék semlegesítése – gipsz, pH beállítása 9,5-re – a vízi ökoszisztéma és a folyás irányában lévő folyóvizek védelmére Lakókörnyezet megtisztítása Megrongálódott épületek és romok, törmelékek eltávolítása A folyómedrek megtisztítása

6

7

KOLONTÁR (2010.11.30.) – VÍZFOLYÁSOK ÉRINTETTSÉGÉNEK VIZSGÁLATA ANGOL KUTATÓKKAL EGYÜTTMŰKÖDVE

8

A VÍZFOLYÁSOK ÉRINTETTSÉGE 







Torna → Marcal → Rába → Mosoni-Duna Torna és Marcal (pH = 12) élővilága teljesen kipusztult, 10 alatti pH Mosoni-Dunában Beavatkozások  azonnali: gipsz és ecetsav adagolása  mederkotrás Vörösiszap és gipsz kiülepedett a folyóvízi üledékben (finom szemcseméret)

9 A vörösiszap terjedési iránya (MTI)

MINTAVÉTEL  

2010. december 1. és 2., Torna, Marcal, Rába, Mosoni-Duna (kezdőbetűk), 



Referenciaminták a torkolatok előtt (M1, R1, MD1),

Minden mintavételi állomáson átlagminta (3 x kb. 500 g minta 12 m2es területről)

10 A mintavételi állomások (Mayes et al., 2011)

VÍZ- ÉS ÜLEDÉK MINTAVÉTEL GÁTTÓL ÉRKEZŐ VÍZ TORNÁBA FOLYÁSA

11

VÍZ- ÉS ÜLEDÉK MINTAVÉTEL TORNA MARCALBA FOLYÁSA

12

VÍZ- ÉS ÜLEDÉK MINTAVÉTEL MARCAL

13

A SZÁRÍTOTT ÜLEDÉKMINTÁK

14

A MINTÁK TIPIZÁLÁSA Probléma: a referenciaminták nem reprezentálhatnak egy egész folyószakaszt Tipizálás alapja: indikátor elemtartalmak  „Vörösiszapos”: kics. Na>600 mg/kg  „Gipszes”: össz. S>2000 mg/kg  „Kevéssé szennyezett” (egyik vagy másik anyag által)  „Referencia” (torkolatok felvizéről)

kics. Na

össz. S

pH

mg/kg

mg/kg

-

16,2

139,1

8,81

T3

776

4517,7

9,06

T4

697

1048

9,22

T5

789

1281,5

8,66

T6

1749

2317,7

9,12

60,2

155,4

9,05

1888

1371,2

9,88

M4

564

861,8

8,67

M5

110

1566,2

8,35

61

757,7

8,51

M7

195

3887,1

8,39

M8

139

2074,1

8,81

M9

37,2

2897,4

8,16

M10

95,2

4965,5

7,98

M11

77

4542,4

8,31

R1 (REF)

50,3

457,9

8,26

R2

80,4

595,1

8,41

60

567,7

8,14

T2 (REF)

M1 (REF) M2*

M6*

MD1

15

GIPSZ ADAGOLÓ PONT

16

MARCAL

17

TOXICITÁSI TESZTEK EREDMÉNYEI 

A mintatípusok átlagos relatív „toxicitása” a tesztekben

Az értékelés elve Rádiuszokon a biológiai, ökotoxikológiai tesztek  Skálázás toxicitási indexek alapján: a viszonyítási alap az adott teszten legkevésbé gátló minta (100%: leginkább gátol)

aerob heterotróf összsejtszám 100,0





Levonható következtetések Aerob heterotróf összsejtszámnál anomália!  Vibrio fischeri és Lemna minor: csak vörösiszapszennyezettségre érzékenyek  Sinapis alba és Heterocypris incongruens: vörösiszap- és gipszszennyezettség egyaránt érzékenyek  A kevéssé szennyezett minták toxicitása a tesztek többségén nem jelentősen nagyobb a referenciamintákénál

80,0 60,0 Heterocypris incongruens



40,0

Vibrio fischeri

20,0 0,0

Lemna minor

Sinapis alba szár

"vörösiszapos"

"gipszes"

"kevéssé szennyezett"

"referencia"

18

Orsolya Klebercz, William M. Mayes, Áron Dániel Anton, Viktória Feigl, Adam P. Jarvis, Katalin Gruiz: Ecotoxicity of fluvial sediments downstream of the Ajka red mud spill, Hungary, Journal of Environmental Monitoring, 14 (8), 2063-71, 2012

ÜLEDÉKMINTÁK KÉMIAI ANALÍZISÉNEK EREDMÉNYEI Marcalban: megnövekedett Al, As, V és Mo koncentráció  2 km-en belül a forrástól: Cr, Ga, Ni (pH <13.1)  Határérték feletti mennyiségek: Torna-patak és a Marcal felső része  As, Cr, Ni, V a reziduális fázishoz kötve – immobilis  Néhány kiülepedési „forró ponton” As, Cr, V gyenge savasan extrahálható 

19

William M. Mayes, Adam P. Jarvis, Ian T. Burke, Melanie Walton, Viktória Feigl, Orsolya Klebercz and Katalin Gruiz: Dispersal and attenuation of trace contaminants downstream of the Ajka bauxite residue (red mud) depository failure, Hungary, Environmental Science & Technology, 45 (12), 5147–5155, 2011

A GIPSZADAGOLÁS HATÁSÁNAK VIZSGÁLATA

Sav és gipsz adagolása a folyóvízbe: pH csökkentése és a lúgos pH-n mobilis oxianionok mobilitásának csökkentése  Másodlagos karbonátok kialakulása: As, Cr és Mn megkötése  A gipszadagolás által leginkább érintett területeken 36%-a a C-nek az atmoszférából származott: CO2 megkötés! 

20 Renforth, P., Mayes, W.M., Jarvis, A.P., Burke, I.T., Manning, D.A.C. and Gruiz, K.: Contaminant mobility and carbon sequestration downstream of the Ajka (Hungary) red mud spill: The effects of gypsum dosing, Science of the Total Environment 421–422 (2012) 253–25

A VÖRÖSISZAPPAL ELÁRASZTOTT TALAJOK KOCKÁZATMENEDZSMENTJÉNEK FŐBB LÉPÉSEI 

      

A kockázati koncepciómodell felállítása: szennyezőforrások, érintett környezeti elemek, receptorok és útvonalak Területfelmérés és monitoring Laboratóriumi vizsgálatok, környezettoxikológiai tesztelés, szimulációs vizsgálatok Kockázatfelmérés és jellemzés szabadföldi vizsgálatok és laboratóriumi kísérleti eredmények alapján Kockázatcsökkentés a vörösiszap eltávolítása vagy beforgatása által A Na+, a lúgosság és a szikesedés sorsának és transzportjának hosszú távú nyomon követése Újranövényesítés Az alkalmazott tisztítási és talajkezelési technológiák validálása és verifikációja

21

A KOCKÁZATFELMÉRÉS LÉPÉSEI Felmérés három lépésben: 1. A veszélyek és kockázatok azonosítása és az elsőbbséget élvező főbb kockázatok meghatározása 2. A kockázati szcenáriók kvalitatív értékelése, meghatározva a tervezett kockázatcsökkentő lépések (vörösiszap eltávolítása vagy talajba keverése) által 3. A főbb kockázati elemek kvantitatív értékelése 22

KOCKÁZATI SZCENÁRIÓK – A KOCKÁZATCSÖKKENTÉSI ALTERNATÍVÁKAT FIGYELEMBE VÉVE

Nincs intézkedés  A vörösiszap talajról történő eltávolítása és izolált tárolása  A vörösiszap beszántása a talajba  A talaj újranövényesítése a vörösiszap eltávolítása vagy bekeverése után  Az eltávolított vörösiszap vagy vörösiszap és talaj keverékének tárolása és a lerakott vörösiszap izolálása növényesítés vagy fizikai bekapszulálása által 

23

A KATASZTRÓFA KÖVETKEZMÉNYEI? Hosszú távú kockázatok vizsgálata a talaj szempontjából… Remediációs alternatíva: a vörösiszap beszántása a talajba

A felvetődő kérdések:       

     

A Na+ és OH- ionok mobilitása a területen Az elfogadható Na+ koncentráció és lúgosság a talajban és a felszín alatti vizekeben A NaOH-dal elárasztott talajok élőhelyi funkciójának és egyéb ökoszisztéma szolgáltatások vesztesége A talajok víz és levegő háztartásának megváltozása A bekevert vörösiszap hatása a talaj tulajdonságaira A talajba keverhető maximális vörösiszap mennyiség Növénynövekedés és termesztés a vörösiszappal szennyezett talajokon A lakosságot és a gazdálkodókat érintő hosszú távú kockázatok A legkockázatosabb expozíciós útvonalak Rövid és hosszú távú károsodások Milyen területspecifikus határértékeket alkalmazzunk? Mennyi erőfeszítést, munkát és pénzt érdemes a remediációra fordítani? Hogyan fogadnák az emberek a vörösiszappal szennyezett talajokon termesztett terményeket (zöldségek, gabona)?

24

TALAJT ÉRINTŐ KOCKÁZATOK A folyékony lúgos fázis beszivárgása a talajba és a felszín alatti vizekbe  Talaj és talajvíz lúgosodása  A talaj és talajvíz megnövekedett Na-tartalma  A kémiai elemek mobilitásának és kémiai formájának megváltozása  A talaj tápanyag- és vízforgalmának megváltozása, a talaj víz-egyensúlyának felborulása  Szikesedés kockázatának növekedése  Talaj és talajvíz toxicitás  Növény növekedés gátlása, korlátozott tápanyag hozzáférés, leromlott tápanyag háztartás  Maró/korrozív hatás  Emberekre gyakorolt káros hatás

25

TALAJT ÉRINTŐ KOCKÁZATOK Kis szemcseméretű vörösiszap a talaj felszínén és a talajban  A vörösiszap eltömíti a talaj pórusait anoxikus körülményeket okozva  Ugyanakkor: a dugók megakadályozzák további szennyeződések bejutását  Az (átmeneti) anoxikus körülmények káros hatása a talaj élővilágára  Az (átmeneti) anoxikus körülmények káros hatása a növénynövekedésre A kis szemcseméretű vörösiszap száradását követő kockázatok  Porzás, por kiülepedés távolabbi területeken és belélegzés, a PM10 és PM2,5-es szemcseméret veszélye  Maró hatás, emésztéssel  Toxikus elem tartalom

26

TALAJT ÉRINTŐ KOCKÁZATOK A vörösiszap talajba szántása – a maradék vörösiszap mélyebb talajrétegekbe keverése a kiprozás megakadályozására  Növekvő pH, Na és Fe tartalom  Szikesedési hajlam növekedése  Toxikus hatása az ökoszisztémára és a termesztett növényekre Újranövényesítés/növénytelepítés  Sikeres növénytelepítés csökkentheti a kiporzást, de növelheti a toxikus anyagok mennyiségét a táplálékláncban a növényi bioakkumuláció által  Növény növekedés gátlás  Másodlagos mérgezés a növényeken keresztül az emberi fogyasztás által

27

KVALITATÍV KOCKÁZATFELMÉRÉS

28

HUMÁN EGÉSZSÉGKOCKÁZAT 

 

Hatás: Szemcsék és maró hatás Expozíció: Belélegzés, bőrkontaktus és emésztés Forrás: Por és élelmiszer

Kiporzás  A katasztrófát követően 12 új PM10 mérőállomás felállítása (a meglévő 2 mellé) Pormérés Kolontáron  A 12-ből 4 mérőállomáson a katasztrófát megelőzőhöz képest több határérték átlépés, főként az első 5 hónapban  A kármentesítési munkálatok befejeztével megszűnik  De: a száraz technológiára való átállás 29 növelte a por mennyiségét a levegőben!

PORMÉRÉS

2010.11.30. Kolontár

30

HUMÁN EGÉSZSÉGKOCKÁZAT Maró hatás - NaOH  Szem, bőr és légzőszervek  Főként foglalkozás kapcsán  RCR (Risk Characterization Ratio) számítása munkahelyi egészségügyi határértékekhez vagy epidemiológiai adatokhoz viszonyítva, pH figyelembevételével  Belélegzett mennyiség túlbecsülése: a szikkadt vörösiszap 10%-a NaOH  Eredmények:  

Belélegzett NaOH és emésztés: elhanyagolható kockázat Bőrkontaktus: 6 kockázati szcenárió

31

TALAJOK VÖRÖSISZAP BORÍTOTTSÁGA MINTAVÉTELI HELYSZÍNEK http://www.katasztrofavedelem.hu/index2.php?pageid=lakossag_kolontar_satellite Somlóvásárhely Szántók – Mintavételi parcellák

Gátszakadás

Devecser V3-jelű minták V2-jelű minták

Kolontár

ELÁRASZTOTT TALAJOK ÁLLAPOTÁNAK FELMÉRÉSE – MINTAVÉTELEK 

Kolontári és devecseri elárasztott kertek   



2010.10.08. 2010.10.28. 2010.11.11.

Szántóföldek Kolontár, Devecser és Somlóvásárhely között 

2010.10.28−29.

33

MINTAVÉTEL

34

MINTAVÉTEL – VÖRÖSISZAPOS FELSŐ RÉTEG ELTÁVOLÍTÁSA UTÁN

35

KONTROLL MINTA

36

Integrált monitoring módszeregyüttes vörösiszappal szennyezett terület felméréséhez

Talajminták vizsgálata

Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

Biológiai-ökotoxikológiai tulajdonságok

Talajmikroflóra aktivitása

Toxicitás

Arany-féle kötöttség

pH

Aerob heterotróf sejtszám lemezöntéses eljárással

Bakteriális toxicitás: Vibrio fischeri lumineszcencia-gátlás

Szárazanyagtartalom

Humusztartalom

FDA – fluoreszcein hidrolízis

Növényi toxicitás: Sinapis alba (kétszikű) növekedésgátlás

Iontartalom (leggyakoribb anionok, kationok)

Szubsztráthasznosítás BIOLOG Ecoplate

Makrotápelem-tartalom (N, P, K, Ca) Kioldható toxikus elemtartalom

Állati toxicitás: Folsomia candida mortalitás teszt

Aerob és anaerob sejtszám határhígításos eljárással

37

KÉMIAI MÉRÉSEK EREDMÉNYEI ELÁRASZTOTT KERTEK Na-tartalom a kertekben vett átlagmintákban

A kertekben vett átlagminták pH értékei 1000

9

900

8

800

200 100

V01 kontroll

V2-MF1A Kolontár, 5cm vi

V2-MF2A Kolontár, 8cm vi

20-30 cm

10-20 cm

5-10 cm

0-5 cm

20-30 cm

0 10-20 cm

0

20-30 cm

5-10 cm

10-20 cm

0-5 cm

1

300

20-30 cm

5-10 cm

10-20 cm

2

400

5-10 cm

0-5 cm

0-5 cm

3

500

20-30 cm

4

600

10-20 cm

5

700

5-10 cm

pH

6

0-5 cm

7

Na tartalom (mg/kg)

10

V3-MF2A Devecser 10 cm vi

KÉMIAI EREDMÉNYEK ELÁRASZTOTT SZÁNTÓK Mezőgazdasági talajok pH értékei

Mezőgazdasági talajokban mért Natartalmak

10 9

5000 4500

7

4000

Na-tartalom (mg/kg)

8

pH

6 5 4 3 2 1

3500

3000 2500 2000 1500 1000 500

0

0 referencia referencia ER-jelű átlag/1 átlag/2 minták

LE-jelű minták

mélyebb rétegek

referencia referencia ER-jelű átlag/1 átlag/2 minták

Jelmagyarázat: ER- Vörösiszappal együtt vett talaj minták LE- Vörösiszap nélkül vett talaj minták (a minta vétel előtt a vörösiszapot eltávolították) Mélyebb rétegek - 30- 60 cm mélységből származó minták átlagai Referencia/1 – 0-30 cm mélységből származó szennyezetlen mezőgazdasági kontroll minta Referencia/2 – 30-60 cm mélységből származó szennyezetlen mezőgazdasági kontroll minta

LE-jelű minták

mélyebb rétegek

KÉMIAI EREDMÉNYEK - PH 

10 cm-nél mélyebbre nem jutott a vörösiszapból a lúg és fémionok 



0−1,5 pH növekedés a felsőbb rétegekben

Kockázat alapú kategóriák a Torna-patak völgyére (helyi talaj pH-ja 8,15±1,1, ill. geológiai, hidrogeológiai és talaj tulajdonságok alapján) 

    

pH<8 elhanyagolható kockázat (vörösiszap eltávolítása után, növényesítés még tovább csökkenti) pH=8,0–8,5 kis kockázat pH=8,5 a mérsékelt kockázat határa pH=8,5–9,0 mérsékelt kockázat (50 cm mélyen vörösiszap bekeverés) pH=9 a szignifikáns/jelentős kockázat határa (10% vörösiszap bekeverése) pH>9 szignifikáns kockázat (>9,5 növényi növekedés gátolt)

40

NA KOCKÁZATA Nagy Na-tartalom – szikesedés  Háttérérték: 200–300 mg/kg  Területspecifikus határérték: 900 mg/kg  Na felezési idő (hígulás): 3 hónap 

41

KÉMIAI EREDMÉNYEK – TOXIKUS FÉMTARTALOM 

Toxikus fémtartalom határérték alatti - 6/2009 (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendelet 

Kerteknél kivéve: Se és As Feltételezés: nem a vörösiszappal összefüggő szennyezettség  As magyar határérték: 15 mg/kg, helyszínspecifikus: 25 mg/kg  Se magyar határérték: 1 mg/kg, Eu: 3 mg/kg – ez alatti értékek  Feltételezés: lúgos közegben történő mobilizáció 



Szántóknál kivéve: Cr, Ni, As 

A határérték kétszeresét nem érik el – nem kockázatos

42

KERTEK – AEROB HETEROTRÓF ÉLŐSEJT SZÁM

Aerob heterotróf élősejt szám a frissen elöntött kertekben 0-5 cm mélység

5-10 cm mélység

10-20 cm mélység

20-30 cm mélység

Aerob heterotróf élősejt szám változása időben a kertekben 0-30 cm mélység 40

sejtszám(*106 dbsejt/g talaj)

140 sejtszám(*106 dbsejt/g talaj)

120 100 80 60 40 20 0 Referencia Kolontár, 5 Kolontár, 8 Devecser, (nem cm Vi cm Vi 10 cm Vi mezőgazd.)

30-60 cm mélység

35 30 25 20

15 10 5 0

Referencia, 11-11 (mezőgazd.)

Devecser, 10-08

Devecser, Devecser, 10-28 11-11 (teteje (gipszes) leszedve)

GIPSZ KISZÓRÁSA A KERTEKBEN

44

KERTEK – S. ALBA NÖVEKEDÉS GÁTLÁS Megjegyzés: Aliivibrio fischeri és Folsomia candida: nincs gátló hatás S. alba gyökérhossza frissen elöntött kerti talajokon 40

0-5 cm mélység 10-20 cm mélység

S. alba szárhossza a frissen elöntött kerti talajokon 0-5 cm mélység 10-20 cm mélység


35

35

30

30 szárhossz (cm)

gyökérhossz (cm)


25 20 15 10 5

25 20 15 10 5

0 Referencia Kolontár, 5 Kolontár, 8 Devecser, 10 (nem cm Vi cm Vi cm Vi mezőgazd.)

0 Referencia Kolontár, 5 Kolontár, 8 Devecser, 10 (nem cm Vi cm Vi cm Vi mezőgazd.)

SZÁNTÓK – AEROB HETEROTRÓF ÉLŐSEJT SZÁM

Mezőgazdasági talajok élősejt és gombaszáma 200 sejtszám (106 db sejt/g talaj)

180 160

140

húslé agar

120 100 80 60 40 20 0 -20

ER átlag

LE átlag

referencia átlag/1

mélyebb rétegek referencia átlag/2


SZÁNTÓK – VIBRIO FISCHERI LUMINESZCENCIA GÁTLÁS ÉS MORTALITÁS

Collembola mortalitás a mezőgazdasági talajokon

30

25

25

20

20

gátlás (%)

ED50 (mg talaj)

V. fischeri biolumineszencia gátlás a mezőgazdasági talajokon

15 10

COLLEMBOLA

15 10 5

5

0 ER átlag LE átlag

mélyebb referencia referencia rétegek átlag/1 átlag/2

0 ER átlag LE átlag



SZÁNTÓK – S. ALBA NÖVEKEDÉS GÁTLÁS Sinapis alba szár hossza a mezőgazdasági talajokon

Sinapis alba gyökér hossza a mezőgazdasági talajokon 30

25

20

20

hossz (mm)

hossz (mm)

25

15 10

15

10

5

5 0 ER átlag LE átlag mélyebb referencia referencia rétegek átlag/1 átlag/2

0 ER átlag

LE átlag



ÖSSZEFOGLALÁS - ÖKOTOXIKOLÓGIAI ÉS BIOLÓGIAI EREDMÉNYEK A talaj mikroflóráját nem gátolja a vörösiszap borítottság  Kertek 

 

A trófikus szinteknél egyedül a növényteszt mutatott ki (kismértékű, kb.15%-os) gátlást

Szántók ER jelű (vörösiszappal együtt vett) mintáknál mindhárom trófikus szintről származó tesztorganizmussal van gátlás (V. ficheri 25%, S .alba 15–20%, Collembola 5–10%)  LE jelű (vörösiszap eltávolítása után vett) mintáknál a V. fischeri (15%) és a S. alba (5–10%) mutatott ki gátlást 

OSZLOPKÍSÉRLET Irrigation 10 cm red mud 0–30 cm: sandy loam with gravel 30–50 cm: sand with higher gravel content 50–80 cm: sand with gravel and at 60 cm a coherent gravel layer 80–100 cm: sand with gravel Pannon Egyetem Georgikon Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszék

Effluent collection

50

OSZLOPKÍSÉRLET – KÉMIAI EREDMÉNYEK

0-30 cm

30-50 cm

50-80 cm

80-100 cm

51

OSZLOPKÍSÉRLET – KÉMIAI EREDMÉNYEK

52

Korreláció a pH-val és a szerves anyag tartalommal

OSZLOPKÍSÉRLET – BIOLÓGIAI EREDMÉNYEK Toxikus hatás: 0-30 cm, sejtszám és S. alba: serkentő hatás

53

SZIKESEDÉS VIZSGÁLATA MIKROKOZMOSZBAN

54

Mesterséges esővíz: 0,16 mmol/l-es CaCl2 oldat

SZIKESEDÉS VIZSGÁLATA – KÉMIAI EREDMÉNYEK

38,00 37,00 36,00 35,00 34,00 33,00 32,00 31,00 30,00 29,00

Szennyezetlen és szennyezett talajok kapilláris vízemelése 250 magasság [mm]

WHC%

Szennyezetlen és szennyezett talajok víztartóképessége

3

9

9 5%

minta

9 10%

9

200

9 5%

150

9 10%

100

3

50 0 0

1

2

3

4

5

6

idő [h]

Mintajelölések: 3: Szennyezetlen kontroll talaj 9: Vörösiszappal elöntött talaj, melynek felszínéről a vörösiszpos talajréteget eltávolították 9 5%: 9-es jelű talajba kevert 5% vörösiszap 9 10%: 9-es jelű talajba kevert 10% vörösiszap

55

A SZIKESEDÉSI MIKROKOZMOSZOK ÁLLAPOTA A KÍSÉRLET MEGBONTÁSA UTÁN

Össz-só tartalom magas talajvízszintet modellező mikrokozmosz

minta

minta

Mintajelölések: 3: Szennyezetlen kontroll talaj 9: Vörösiszappal elöntött talaj, melynek felszínéről a vörösiszpos talajréteget eltávolították 9 5%: 9-es jelű talajba kevert 5% vörösiszap 9 10%: 9-es jelű talajba kevert 10% vörösiszap F: felső réteg, k: középső réteg, A: alsó réteg

CF CK 9 5 % CA9 5% 95 CF % CK 9 1 0 CA9 10 % 91 % 0%

AF AK 9 5% AA9 5 9 5% AF % AK 9 10 AA9 10 % 91 % 0%

AF AK9 AA9 9

0

CF CK9 CA9 9

0,02

0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 CF CK3 CA3 3

0,04

koncentráció [m/m %]

0,06

BF BK 9 5% BA9 5% 95 BF % BK 9 10 BA9 10 % 91 % 0%

0,08

0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0

Össz-só tartalom mély talajvízszintet modellező mikrokozmosz

BF BK9 BA9 9


0,1

AF AK3 AA3 3


0,12

BF BK3 BA3 3

Össz-só tartalom öntözött mikrokozmosz

minta

56

VÖRÖSISZAP BEKEVERÉSES MIKROKOZMOSZ KÍSÉRLET

57

A TALAJ PH-JÁNAK VÁLTOZÁSA A VÖRÖSISZAP-TARTALOM FÜGGVÉNYÉBEN A talaj pH-jának változása a vörösiszap-tartalom függvényében 13,00 12,50 12,00 11,50

pH

11,00 10,50 10,00 9,50 9,00 8,50 8,00 1

10

100

Vörösiszap koncentráció [%]

58

KÖRNYEZETTOXIKOLÓGIAI TESZTEK Gátlási illetve pusztulási %-ok a pH függvényében

Pusztulási és gátlási %

120

Folsomia candida Folsomnia candida pusztulási %

100

80

60

Sinapisalba alba Sinapis csírázás gátlási %

40

20

Aliivibrio fischeri Vibrio Fischeri biolumineszcencia gátlási %

0 7

8

9

10

11

12

13

pH

59

KÖVETKEZTETÉSEK 10% alatt nem tapasztalható gátlás  20–30%-os tartományban azonban számottevő  Remediáció: 3–4 cm-s vörösiszap-réteget szántással be lehetne forgatni 30–40 cm mélységben, a talajban ez az 5–10%-os tartománynak felel meg, amely serkentő hatással bír  Hosszú távú hatások vizsgálata további mikrokozmosz kísérletekben 

60

A KÖRNYEZETI KOCKÁZATFELMÉRÉS LEGFONTOSABB EREDMÉNYEI 

  





 

A por általi levegőszennyezés és ennek egészségügyi kockázata elfogadható lett a kármentesítési munkák végére. A száraz vörösiszap tárolás növelte a kiporzást! A lúgos talaj belélegzése, lenyelése és a bőrkontaktus elhanyagolható kockázatot jelent a kármentesítési munkák végére. A lúgos beszivárgás nagy kockázatot jelent a talaj struktúrára és a növényzetre, de a lúgosság hígulása jelentős. A vörösiszap apró szemcséi eltömítették a talajpórusokat anaerob körülményeket okozva és elpusztítva a talajlakó élőlényeket. A szántás helyreállítja az aerob körülményeket. A vörösiszapos bekeveréses mikrokozmosz kísérletek eredményei nagyobb elfogadható bekeverhető mennyiséget (8-10%) mutattak, mint a számított 5%. A Na-ion koncentráció szignifikánsan növekedett, átlépve a terület specifikus szűrési határértéket. Szignifikáns Na-hígulás (felezési idő: 3 hónap) csökkentheti a hosszú távú kockázatokat. Direkt kontakt toxicitási eredmények nem voltak szignifikánsak és főként a lúgossághoz kötődtek. A toxikus fémek kockázata nem szignifikáns, néhány fém mobilizálódott a 61 talajból a lúgos körülmények következtében (foszfát, arzenát, nikkelát, kromát, molibdenát és szelenát), de toxikus hatás, növény növekedés gátlás vagy táplálékláncra gyakorolt hatások nélkül.

KOCKÁZATCSÖKKENTÉSI LÉPÉSEK   

      

Az emberi élet védelme és az életet veszélyeztető hatások megszűntetése. A gát lezárása: végső bezárás 7 hónappal a katasztrófa után A lúgos áradat semlegesítése: nagy mennyiségű gipsz hozzáadása a pH 9,5-esre állításához és a vízi ökoszisztéma védelméhez Lakókörnyezet és nyílt területek megtisztítása, sérült épületek és törmelékek eltávolítása A folyómedrek fokozatos megtisztítása Másodlagos szennyezőforrások eltávolítása: vörösiszappal borított felületek, mocsarak és tavak. Mezőgazdasági területek: vörösiszap eltávolítása vagy beszántása Hosszú távú monitoring: Na, lúgosság és szikesedés Újranövényesítés Talajkezelési technológiák verifikációja

62

GÁT LEZÁRÁSA

63

LAKÓKÖRNYEZET MEGTISZTÍTÁSA

64

MEZŐGAZDASÁGI TERÜLETEK MEGTISZTÍTÁSA

65

FELSZÍNI VIZEK – 2013. SZEPTEMBER Kolontár 2

Marcal 3

Marcal 9

66

Torna 3

KOLONTÁR – 2014 ŐSZ

67

DEVECSER – 2014 ŐSZ

68

REMEDIÁCIÓ SIKERESSÉGE A FELSZÍNI VIZEKNÉL ÉS A MEZŐGAZDASÁGI TERÜLETEKEN 



Felszíni vizek:  A vörösiszapnak nincs geokémiai lenyomata – a vörösiszappal és gipsszel szennyezett üledék eltávolítása sikeres volt!  Szennyezőanyagok a kis szemcseméretű (< 8 µm) vörösiszap szemcsékhez kötődve – gyorsan távoznak és kihígulnak a rendszerből Mezőgazdasági területek:  Sikeres remediáció!  A területnek csak 6,5%-a nem alkalmas átmenetileg takarmány és élelmiszer növények termesztésére

Anton et al. (2014) Geochemical recovery of the Torna–Marcal river system after the Ajka red mud spill, Hungary, Environmental Science: Processes and Impacts, 16, 2677-2685 Uzinger et al. (2015) Results of the clean-up operation to reduce pollution on flooded agricultural fields after the red mud spill in Hungary, Environ Sci Pollut Res, on-line

69

FELHASZNÁLT FORRÁSOK



K Gruiz, E Vaszita, V Feigl O Klebercz, É Ujaczki, A Anton: Environmental risk assessment of red mud contaminated soil in Hungary, Proceedings of Aquaconsoil Conference, 16-19 April 2013, Barcelona, Spain, paper 2292, 2013 Katalin Gruiz, Emese Vaszita, Viktoria Feigl, Orsolya Klebercz, Attila Anton: Environmental risk assessment of red-mud contaminated land in Hungary, Proceedings CD of Geo-Congress 25–29 March 2012, Oakland, USA, 4156–4165, 2012 Valamint BME-ABÉT Diplomamunkák



http://soilutil.hu/node/21 és http://soilutil.hu/node/150





70

KÖRNYEZETI KOCKÁZATÁNAK FELMÉRÉSE. Feigl Viktória Gruiz Katalin, Klebercz Orsolya, Papp Bálint, Szabó Anett, Ujaczki Éva, Lerner Tamás, Anton Áron

Recommend Documents