Agricultural science | Farming » A higiénés talajnormák megállapításának elvi és módszertani kérdései (arzénmodellen)

498 Királyréti tudományos ülés lehetőségét. A fentiekből következik, hogy a helykijelölés környezetföldtani szempontjainál ezt a jelenséget is figyelembe kell venni. Széles körűen elterjedt nézet az, hogy a szilárdhulladék-lerakó helyeket vízzáró képződményre kell helyezni, és a vízzáróságát tovább kell növelni műszaki beavatkozásokkal (pl. fóliaterítés, agyagterítés stb) Amennyiben ezt tökéletesen sikerül megvalósítani, a végeredmény az, hogy a lerakott hulladékból az elszivárgás megszűnik és a hulladék víz alá kerül, ami mindenképpen elkerülendő káros jelenség, hiszen így a fokozott kílúgzás feltételeit mesterségesen hozzuk létre. Ezt kiküszöbölendő a szilárdhulladék-lerakó helyeket olyan földtani közegekbe kell elhelyezni, ahol a hulladékból történő - az előzőekben ismertetettek alapján minimumra korlátozott - elszivárgás biztosított. Ilyen módon a talajnak olyan tulajdonságait tudjuk

igénybe venni a csurgalékvíz megtisztítására, mint a szűrés, adszorbció, ioncsere, kemoszorbció, biológiai szorbció. Mivel ezek a fizikai és kémiai tulajdonságok elsősorban a homok-, homokliszt- és iszaptartománybanjelentkeznek, főleg ezek, valamint ezek agyagos változatai jöhetnek szóba a hulladéklerakó helyek számára. A higiénés talajnormák megállapításának elvi és módszertani kérdései (arzénmodellen) HORVÁTH AMANDA, SZABÓ ZOLTÁN és SZABADOS MÁRIA Országos Közegészségügyi Intézet, Budapest A talaj szennyezettségének megítélését nehezíti a különböző komponensekre vonatkozó határértékek hiánya. Ez indokolja, hogy 1976-tól KGST együttműködés keretében foglalkozunk a higiénés talajnormák kidolgozásának elvi és gyakorlati kérdéseivel A higiénés talajnormák a talaj összetevőinek azon értékei, amelyek a legkedvezőtlenebb körülmények között is biztosítják az ártalom megelőzését. A higiénés

norma az optimális szint, amely általában alacsonyabb, mint a műszaki-gazdasági feltételeket figyelembe vevő gyakorlati határérték. A talajnormák kidolgozásának elvi szempontjai A talajban levő káros anyagok az esetek döntő többségében a talajjal közvetlen kapcsolatban levő közvetítő közegek útján jutnak az emberi szervezetbe. A talajnormák kidolgozásának elméleti alapjai ezért eltérnek a vízre, a környezeti levegőre és az élelmiszerekre vonatkozó határértékek meghatározásának kritériumaitól. Az ártalmak kialakulásában a következő kapcsolatok a legfontosabbak: talaj-növény-ember, talaj-növény-állat-ember, talajvíz-ember, talaj-levegő-ember. A normák megállapítása során, a fentiekből következően, a növényben, a vízben és a levegőben létrejövő szennyezettséget szükséges figyelembe venni. Közegészségügyi szempontból is alapvető jelentőséget tulajdonítunk a talajban végbemenő biológiai

folyamatoknak. Ezért a talajnormák megállapítása során, a fentieken túlmenően, vizsgálni szükséges, hogy milyen hatással van az adott komponens az anyagcserekörforgásban résztvevő talaj-mikroorganizmusok tevékenységére, mennyiségére. Az előbbiekben felsorolt folyamatok és hatások bekövetkezésének valószínűsége annál nagyobb, minél hosszabb ideig marad meg a talajban bomlatlan állapotban az adott komponens, ezért a perzisztencia ismerete elengedhetetlen. A G R OKÉ MI A ÉS TALAJTAN Tom. 32 (1983) No 3-4 499 A talaj károsanyag-tartalmára visszavezethető levegő-, víz- és növényi szennyezés értékelésénél mindig az érvényben levő határértékeket vesszük alapul. Határértékek hiányában a vizsgálandó anyag, ill. alkatrész toxikológiai minősítése is szükséges A fentieket összefoglalva, a talajnormák kidolgozását az alábbi kritériumokra alapozzuk: - toxikusság; - perzisztencia; - vízszennyezés (vízmigráció);

- levegőszennyezés (levegőmigráció); - növényi felvétel (transzlokáció); - talaj-mikroorganizmusokra gyakorolt hatás. A higiénés normákkal szemben támasztott alapvető követelmény, hogy extrém körülmények között is biztonságot kell nyújtaniuk az emberi egészség megóvására. A normakidolgozás kísérleti metodikáját tehát úgy kell megválasztani, hogy a természetben előforduló, higiénés szempontból legkedvezőtlenebb feltételeket képviselje. A kísérletekben alkalmazott talajnak így a maximális migr~ciót és transzlokációt kell biztosítania. Ennek a követelménynek a szerves és szervetlen kolloidokat csak kis mennyiségben tartalmazó könnyű homoktalaj felel meg [6]. A talaj komponensei akkor jutnak legkönnyebben a transzfer közegekbe, ha vízben oldható állapotban vannak. A kísérleti rendszerekbe ezért a vizsgálandó komponenst vizes oldatban, ha vízben nem oldódik, más oldószerben oldva szükséges bevinni [7]. A

talajnormákat két lépésben célszerű kidolgozni. Az első munkafázisban modellkísérletekkel a limitáló, a normát meghatározó közeget és az ehhez tartozó tájékoztató normát állapítjuk meg. A második munkaszakaszban az így kapott értéket természetes körülmények között ellenőrizve meghatározzuk az adott komponens normáját. A higiénés talajnorma megállapításának módszere (arzénmodellen) Hazánkban mezőgazdasági területen, valamint ipari üzemek területén és környezetében nagy arzéntartalmakat mértünk a talajban. Ez indokolta, hogy a KGST munkamegosztás keretében az arzén talajnormájának kidolgozását vállaltuk, a korábbiakban felsorolt kritériumok alapján. Az arzénre rendelkezünk ivóvíz, környezeti levegő és növényi határértékekkel [5, 10], ezért toxikológiai vizsgálatok elvégzése nem volt szükséges. Nem foglalkoztunk a perzisztencia megállapításával, mert az arzén nem bomlik a talajban. A talajból a

levegőbe gázhalmazállapotú arzénvegyületek erősen redukáló körülmények között juthatnak WooLSON [9] és Wooo [8] vizsgálatai szerint az ilyen feltételek mellett képződő metil- és etil-arzén-vegyületek egy év alatt csak a talaj eredeti arzéntartalmának 1- 2%-át teszik ki. Ebből következik, hogy a környezeti levegő határértéket meghaladó szennyezése kis arzénkoncentrációk mellett nem várható, ezért vizsgálataink a levegőmigráció tanulmányozására nem terjedtek ki. Az arzén higiénés talajnormájának megállapításához tanulmányoztuk a vízrnigrációt, a növényi transzlokációt és a talaj-mikroorganizmusokra gyakorolt hatást. A vizsgálatok elvégzéséhez kísérleti modellrendszereket vezettünk be, és kidolgoztuk a kapott eredmények értékelésének módját. Vízmigráció Különböző talajszennyező anyagokkal korábban végzett vizsgálatainknál a laboratóriumi talajoszlopmodelleket sikerrel alkalmaztuk a talaj

vízszennyező hatás megközelítő értékelésére [2, 3, 4]. Az itt szerzett tapasztalatok alapján az arzén vízmigrációjának tanulmányozásához 500 Királyréti tudományos ülés 100 cm magas homokoszlopokat használtunk, amelyeknek felső 20 cm-es rétegébe vittük be a szennyezést. Extrakciós előkísérleteink azt mutatták, hogy a munkakoncentrációkat 50 mg/kg alatt szükséges megválasztani, ezért a talajt 5 mg/kg, 15 mg/kg és 25 mg/kg arzéntartalomra szennyeztük. A homokoszlopokon napi 20 mm csapadéknak megfelelő vizet szivárogtattunk át 75 alkalommal, és az átfolyt vizet az arzéntartalom meghatározására frakciókban gyűjtöttük. Minden egyes koncentrációra 3 párhuzamos kísérletet végeztünk. A mérések átlageredményeit bemutató 1. ábrán látható, hogy az átszivárgó vízben ivóvízhatárértéket meghaladó arzén tartalmat csak 25 mg/kg arzénszennyezés esetén mértünk A talaj ennél alacsonyabb arzéntartalma az

átszivárgó vízben nem okozott szennyezést. A vízmigrációs kísérletek eredményei szerint 15 mg/kg arzéntartalom a talajban megengedhetónek látszott. Kiegészítő kísérleteket végeztünk 10% montmorillonit- és 7, 1% humusztartalmú talajjal azonos kísérleti feltételek mellett. Az így kapott eredmények szerint (2 ábra) a szervetlen és szerves kolloidokat nagyobb mennyiségben tartalmazó talajoknál még 25 mg/kg arzénszeny- As mg/l 0,060 6 a) X b) o e) • d) eL 0,04 0,030 0,02 0,010 5 10 15 Frakcio szom 1. ábra Különböző arzénszennyezettségű homokon átfolyt vízfrakciók arzénkoncentrációjának időbeli alakulása. a) kontroll; b) 5 mg As/kg; e) 15 mg As/kg; d) 25 mg As/kg; e) ivóvíz-határérték A G R OKÉ MI A ÉS TALAJTAN Tom. 32 (1983) No 3-4 501 nyezésénél sem mértünk ivóvíz-határértéket meghaladó arzénkoncentrációt az átszivárgó vízben. Összehasonlítva az

arzénkimosódás dinamikáját a különböző töltetű oszlopokon (2 ábra) látható, hogy az agyagásvány-tartalom az eluált arzén mennyiségét csökkenti, míg a magasabb humusztartalom a kioldást elhúzódóvá teszi. B A As mg/l iAs a) b) t:, 0,01,0 x o cl o d) mg/1 0,02 10 5 15 10 5 15 Frakcio szem As mg/l 0,060 eJ ----- f) 9) ll 0,040 /1 / I I / / I 1 1 , ~ t //- 0,020 I I · •1 I 1 I lj 1 ~ r ·-J1 Í i i I -·-j( "I. ;,- 1r-lC ,t i./ x--~---1\ . J X,. "J( 0 Különböző összetételű 5 10 2. ábra 15 Frakcio sze m talajoszlopokon átfolyt· vízfrakciók arzénkoncentrációjának időbeli változása. A 10% montmorillonitos homok B 7, 1% humuszos homok a) kontroll; b) 5 mg As/kg; e) 15 mg As/kg; d) 25 mg As/kg; e) homokoszlop; 1) 10% montmorillonitos homok; g) 7,1 % humuszos homok 502 Királyréti tudományos ülés Növényi felvétel ( transzlokáció)

Közegészségügyi szempontból azon élelmezési célokat szolgáló növények vizsgálata fontos, amelyek az emberi étrendben viszonylag nagy mennyiséggel szerepelnek. FERENCIK [!] kimutatta, hogy a gabonafélék arzénfelvétele kisebb mértékű, mint a gumós növényeké. A gumós növények transzlokációja alapján megállapított megengedhető talaj-arzéntartalom, ennek alapján, a gabonafélékre is kellő biztonságot nyújt. A fentiek szem előtt tartásával az arzén növényi felvételének tenyészedény-kísérleteihez burgonyát, sárgarépát és hónapos retket, valamint kiegészítésképpen paradicsomot használtunk. A növényeket homoktalajon és bányahomokon termesztettük, amelyben a legfontosabb tápanyagokat az MTA Agrokémiai és Talajtani Intézete által javasolt mennyiségű műtrágya bevitelével biztosítottuk. A vízmigrációs vizsgálat alapján 15 mg/kg arzéntartalom nem bizonyult károsnak. A transzlokációs vizsgálatnak így arra

kellett választ adnia, hogy 15 mg/kg, ill. ennél kisebb talajarzéntartalom okoz-e a növényekben szennyezést Ebből kiindulva, mind a bányahomokon, mind a homoktalajon 2 mg/kg, 5 mg/kg, 10 mg/kg és 15 mg/kg arzénszennyezésse!Végeztünk kísérleteket 4-4 ismétlésben, Az emberi fogyasztásra használt terményben meghatároztuk az arzéntartalmat. Matematikai-statisztikai módszerrel a növény és a talaj arzéntartalma között összefüggést kerestünk. Az elemzések szerint az általunk vizsgált koncentrációtartományban az összefüggés exponenciális függvénnyel volt a legjobban megközelíthető a burgonya, a sárgarépa és a retek esetében (3. és 4 ábra) A paradicsom és a talaj arzéntartalma között szignifikáns összefüggést nem tudtunk megállapítani. A korrelációs együtthatók értékei, valamint a számított függvények a burgonya esetében mutatták a legszorosabb összefüggést és az intenzív arzénfelvételt. Az egyenletek alapján

számítottuk és az ábrákra bejelöltük az I mg/kg növényi arzénhatárértéknek megfelelő talaj-arzéntartalmakat, amely burgonyánál alacsony, 7,26 mg/kg és 6,44 mg/kg értékeknek adódott. A transzlokációs vizsgálatok alapján, tekintebe véve a burgonya étrendünkben betöltött szerepét is, a talaj higiénés szempontból megengedhető arzéntartalma 6- 7 mg/kg-nak vehető. A talaj~mikroorganizmusokra gyakorolt hatás Az arzén hatását a talaj mikrobiológiai állapotára a C0 2-produkció és a dehidrogenázaktivitás, valamint az összcsíraszám, a Streptomycesek, az ammonifikáló, a nitrifikáló és denitrifikáló mikroorganizmusok segítségével tanulmányoztuk. A talajmintákat 10 mg/kg, 25 mg/kg, 50 mg/kg, 75 mg/kg és 100 mg/kg arzén tartalomra szennyeztük. A fermentatív aktivitási vizsgálatokat 4, míg a többi meghatározást 3 párhuzamos minta feldolgozásával készítettük. A kísérleteket 75 napig folytattuk. Az arzén hatását a

kontrollhoz viszonyított szignifikáns differencia alapján értékeltük. A C02 -produkció-meghatározások átlagértékeit a megfelelő kontroll százalékában kifejezve az 5/A. ábrán mutatjuk be A 10 mg/kg és 25 mg/kg arzéntartalomra kapott viszonyszámok átmeneti stimulációs hatásra engednek következtetni. A 60 naptól azonban 25 mg/kg arzénkoncentráció a talaj C02-produkcióját szignifikánsan csökkentette. Az 5/B. ábrán a dehidrogenáz-aktivitás kontrollhoz viszonyított eltérését szemléltetjük A dehidrogenáz-aktivitást az arzén még 10 mg/kg koncentrációban is szignifikánsan csökkentette a 45. kísérleti napig, de a további időben csak 25 mg/kg és ennél nagyobb arzéntartalom okozott szignifikáns gátlást. Az összcsíraszám alakulását az 5/C. ábrán feltüntetett görbék mutatják Szignifikáns csökkenést 50 mg/kg és ezt meghaladó arzénkoncentráció esetében tapasztaltunk. I0 mg/kg és 25 mg/kg arzéntartalom átmeneti

serkentő hatást eredményezett. 503 A G R OKÉ MI A ÉS TALAJTAN Tom. 32 (1983) No 3--4 A talaj arzéntartalmára legérzékenyebben a nitrifikáló mikroorganizmusok reagáltak (5/D. ábra) Minden alkalmazott arzénkoncentráció gátlást eredményezett, de szignifikáns eltérést a 75. kísérleti napon csak 25 mg/kg és ennél nagyobb arzéntartalmaknál mutattunk ki A Streptomyceseknél 75 mg/kg, az ammonifikálók esetében 50 mg/kg arzénkoncentrációnál tapasztaltunk szignifikáns csökkenést a mikroorganizmusok számában. Legellenállóbb- A 8 As mg/kg X novenyben X 6 y = 0 1 226 X 1,227 X 4 5 F= 34,9 nóvenyben X X r =0,948 4 )( 3 " 2 0 5 7,26 10 Y= 0,3314 ,1,187 Sb• 1,015 X 2 F= 132,9 r= 0,940 n= 20 0 Y= 0,121x1,246" 4 F = 31,0 X 2 5 X X s 6/• 15 10 X Sb:1,040 0 X 15 B 4 2 A As mg/kg X Sb= 1,030 9,6 10 Y• 0,148x1,206 Str 1,029 B X X F· 43,9 r-0,842 n= 20 15 X y:0,030xl,307" 4 e 5 Sb:1,034

F :65,5 r =0,886 2 0 n=20 5 10 13,0 15 As mg/kg talajban 3. ábra Mesterségesen szennyezett bányahomokon termesztett növények és a talaj arzéntartalmának összefüggése. A Burgonya B Sárgarépa C . Hónapos retek i y • 0,057•1,223" si; 1,033 F• 38,1 r • 0,825 n= 20 1010,2 15 e X 5 10 As mg/kg talajban 4. ábra Mesterségesen szennyezett homoktalajon termesztett növények és a talaj arzéntartalmának összefüggése. A-C: lásd 3 ábra Királyréti tudományos ülés 504 nak a denitrifikálók bizonyulták, mert számuk csak 100 mg/kg arzénszennyezésnél csökkent szignifikánsan. A vizsgált mikrobiológiai paraméterek alapján a 25 mg/kg arzénkoncentrációt a talajban károsnak, a 10 mg/kg-ot megengedhetőnek ítéljük. Területi vizsgálatok A modellkísérletek eredményei szerint a növényi felvétel az a folyamat, amely az arzéntalajnorma megállapításánál mint legszigorúbb korlátozó - limitáló - tényező

jelentkezik, 6-7 mg/kg legkisebb értéket adva megengedhető koncentrációként. Ennek megfelelően A ¾ / - o) . b ) - / -, - - - cl / l"-. " 150 / / / ~. d) - ··- -- e) f) / / ~, x·•.,·••• ®S20 •lo 5 .·,, ·, f I f >1 ; / · ~ · - - - ~ . · ~·-.:~ . ., ,,,,,-K· . •@ , . . \ ·. ·, ~~ 50 . . -- 1001+----,-f-;-~---,----------=-·x .-··•"···· / ,>< / --.--·-® / /·· - ·-·- ·-.) 1/ f J !Ít e ¾ j .-·~~ / ./ ···•·. I \ . / I / j/ / / / ~ -•-.-o-•-·--® I ! I . I i " ®, I/ ., . , "" ·- ·-® I · X / ·,,( o,+----,c--~- -, - - ~ -- --,- ~---. ··-·· D B ,oo l . -·· " , r<;~::::==:~x::: ./ ,,,~><-··-··----/! .->< •-··~·" !x· ., ✓ ~x.--- ;;····· 50 -~""··, ><" Ü l 0 1 15 1 30 1 45 l 60 1 75 nop .• •··•x,, .

•··•··.• · . .•·••·· 0 15 30 45 60 75 nop 5. ábra A CO2-termelés (A), a dehidrogenáz-aktivitás (B), az összcsíraszám (C) és a nitrifikáló mikroorganizmusok számának (D) alakulása különböző arzénszennyezettségü, gyengén humuszos homoktalajban 75 nap alatt. a) kontroll; b) 10 mg As/kg; c) 25 mg As/kg; d) 50 mg As/kg; e) 75 mg As/kg; O 100 mg As/kg A G R OKÉ MI A ÉS TALAJTAN Tom. 32 (1983) No 3-4 505 a tenyészedény-kísérletekben kapott eredményeket kellett természetes körülmények között ellenőriznünk. A vizsgálatokat homoktalajon, Bugac-Alsómonostor arzénnel szennyezett területén végeztük. Különböző helyekről burgonya-, sárgarépa-, petrezselyemgyökér-, valamint fűmintákat és ezek származási helyéről talajmintákat vettünk az arzéntartalom meghatározására Regresszió-analízissel elemeztük a növény és a talaj arzéntartalmának öszszefüggését a modellkísérletekben alkalmazott

exponenciális függvény alapján (6 ábra) A görbe alapján a burgonya 1 mg/kg arzéntartalmára számított talaj-arzénkoncentráció 7,3 mg/kg-nak adódott, ami bányahomokon kapott 7,26 mg/kg értékkel nagyon jó egyezést mutatott. A füminták vizsgálati eredményeiből számított, előbbieknek megfelelő arzéntartalom a burgonyánál kapotthoz közel eső 7,8 mg/kg értéket mutatott. A petrezselyemgyökér a talaj 6 A As mg/kg nóvenyben B As mg/kg növenyben Y =0,169 xl,274 x 56=1,049 F = 25,7 r =0,815 n :15 y =1 eseten X = 7,3 4 X y =0,014x1,157 ~ s 6 :l,01B F =70,3 r =0,954 n =9 X X 2 0 7,3 5 10 15 10 20 e 30 40 D 6 )/ y =0,189x1,238x y =0,036x1,191x Sb=l,026 F =46,8 r =0,90B n =12 y =1 eseten X : 19 4 Sb= 1,051 F :18,40 r =0,820 n =12 y =1 eseten X:71 8 X 2 )( 0 10 1920 30 As mg/kg talajban 5 7,8 10 15 As mg / kg talaJban 6. ábra Bugac- Alsómonostorról származó növények és a talaj arzéntartalmának összefüggése. A.

Burgonya B Sárgarépa C Petrezselyemgyökér D Fű 14 Királyréti tudományos ülés 506 megengedhető arzénkoncentrációjaként 19 mg/kg-ot jelzett. A sárgarépaminták származási helyén a talaj arzéntartalma 3 mg/kg és 41 mg/kg volt. A két értékre számított görbe nem szolgált kellő alapul a fentiekhez hasonló érték megadásához. Összefoglalás Az elvégzett vizsgálatok alapján az arzén talajhigiénés normájaként a burgonyára modellkísérletekben kapott és területi mérésekkel megerősített 7 mg/kg arzénkoncentrációt javasoljuk elfogadni. A kidolgozott norma homoktalajok higiénés megítélésére közvetlenül alkalmazható. Erősebb szorpciós tulajdonságú, kötöttebb, ill humuszt 1,5%-nál nagyobb mennyiségben tartalmazó talajokra, további tapasztalatok birtokában, a normánál esetleg nagyobb határértékek is megengedhetők lehetnek. Irodalom [l] FERENCIK, M ., HAVELKA, B & HALASA, M: Vplyv arsenovych exhalatov z ENO na

nikotoré zlozky zivotneho prostredia v exponovanej oblasti. Cs Hyg 12 73- 81 1967 [2] HORVÁTH A.: Növényvédőszerek talajhigiénés kérdései Az Országos Közegészségügyi Intézet működése az 1973. évben Budapest 247- 262 1975 [3] HORVÁTH A.: Gépipari iszapok talajszennyező hatásának vizsgálata Gépgyártástechnológia XVII 150-154 1977 [4] HORVÁTH A., DEÁK ZS, & Sc!IlEFNER K: Higanytartalmú csávázószen:k kimutatása talajban és talajvízben. Egészségtudomány 16 53--62 1972 [5] MSZ 450/1-79. Ivóvíz Minősítés fizikai és kémiai vizsgálat alapján [6] Protokol szovescsanyija szpecialisztov sztran-cslenov SZEV po teme II. 3 ,,Gigiena pocsvi" g. Jerevan 1978 [7] Protokol szovescsanyija szpecialisztov sztran-cslenov SZEV po teme II. 3 ,,Gigiena pocsvi" g. Moszkva 1979 [8] Wooo, J. M: Biological cycles for toxic elements in the environment Science 183 1049 1974. [9) WooLSON, E. A, AXLEY, J H & KEARNEY, P C: The chemistry and

phytotoxicity of arsenic in soils. 1 Contarninatcd soils Soil Sci Amer Proc 35 938- 943 1971 [10) 4/ 1978. (VI 25) EüM sz rendelet az élelmiszerek ártalmas vegyi szennyeződésének elhárításáról. Egészségügyi Közlöny tl7) 689--694 1978