Lexikon

ez a remediációs megoldás agrotechnikai módszereket és speciális adalékokat alkalmaz POP-vegyületekkel szennyezett talaj bioremediációjára. A DARAMEND adalék célszerűen összeállított szemcseméretű, tápanyagprofilú, aprószemcsés színvasat és vizet tartalmazó keverék, melyet a fellazított és elsimított talajra locsolnak. Az adalék által intenzifikált talajmikroflóra gyorsan elhasználja az oxigént, így reduktív anoxikus körülmények keletkeznek. A kezelést ciklikusan folytatják: ha a talaj fokozatosan aerob körülmények közé kerül - kiszáradás és mesterséges lazítás hatására -, ismét alkalmazzák az adalékot, hogy anoxikus körülményeket teremtsenek és ezzel elősegítsék a klórozott szerves szennyezőanyagok deklórozási folyamatait. A deklórozás termékei az aerob szakaszokban bomlanak le. A DARAMEND technológiát toxafén és DDT tartalmú talajra és üledékre alkalmazták sikerrel. A kezelési idő 5 hónap volt, ami alatt a toxafén 200 mg/kg-ról 20 mg/kg, a DDT 80 mg/kg-ról 8 mg/kg értékre csökkent.

az aerob oxidációs biológiai folyamatok a talajban vagy a vízben a mikroorganizmusok energiatermeléséhez kötődnek. A szennyezőanyag a redukált szubsztrát, melynek oxidációjával energiát nyernek. A folyamathoz szükséges oxigént a légköri levegőből, a talajlevegőből vagy a vízben oldott oxigénből nyerik. Ez akkor lehetséges, ha a környezet redoxpotenciálja nagy, +0,8-+0,6 Volt. Ha ez a folyamat a remediációs technológiánk alapja, akkor az oxigénkoncentrációt kell magas szinten tartanunk talajszellőztetéssel, talajvízbe injektálással vagy a víz levegőztetésével. Ha a levegőztetés nehezen oldható meg, alternatív megoldásként hidrogénperoxid vagy kevésbé oldható peroxidvegyületek szolgáltathatják az oxigént a biológiai folyamatokhoz. Ilyen adalékok használatakor figyelembe kell venni, hogy a peroxid sejtméreg, már viszonylag kis koncentrációban is megmérgezheti a talajmikroorganizmusokat.

az oxidációs biológiai folyamatokat a talajban vagy a vízben a mikroorganizmusok katalizálják. A szennyezőanyagok ezen a mikroorganizmusok energiatermelő folyamatában szubsztrátként szerepelnek, a redukált szerves vegyületből oxidált termékek keletkeznek. Amennyiben ezekhez az oxidáció folyamatokhoz nem a légköri oxigént használják a mikroorganizmusokat, hanem alternatív légzési formák segítségével NO₃-ot, SO₄-ot vagy CO₂-ot, akkor anaerob oxidációról beszélünk. Amennyiben a biotechnológiánk központi folyamat az anaerob oxidáció, akkor megfelelő hidrogénakceptorról kell gondoskodnunk, ellenkező esetben egy ilyen magárahagyott folyamat zárt rendszerben egyre csökkenő redoxpotenciálhoz fog vezetni, végül az obligát anaerób mikroorganizmusoknak kedvező negatív redoxpotenciálon folyó metántermelő folyamatba torkollik pl. hulladéklerakó telepek.

az anaerob oxidáció folyamatpárja a redukció. Miközben egy szubsztrát pl. a szenyezőanyag oxidálódik, aközben anaerob körülmények között a nitrát nitrogéngázzá, a szulfát kénhidrogénné, karbonát pedig acetáttá vagy metánná redukálódik. Gyakran ez a reduktív folyamat a bioremediációs technológiánk alapfolyamata. Egyik legismertebb példa erre a szulfátredukció közben keletkező kénhidrogén felhasználása fémek oldhatatlan szulfiddá alakítására. Oldhatatlan szulfid formában az anaerob üledékek, vízzel elárasztott talajok fémtartalma, teljesen hozzáférhetetlen csapadék formában van jelen, kockázata kicsit. Egy másik ismert példa a klórlégzés vagy reduktív deklórozás: ilyenkor a szerves klórvegyületen kötött klór lesz a hidrogénakceptor, a szerves vegyület pedig deklórozódik. Ha ez a folyamat a biotechnológiánk alapja, biztosítanunk kell a klórlégzéshez szükséges negatív redoxpotenciált a talajban: ha in situ, vagyis nem zárt rendszerben dolgozunk, akkor a kezelt területre érkező talajvízben oldott szulfátot a szulfátlégző baktériumok számára túladagolt szubsztrátokkal lehet eltávolítani és ezzel a redoxpotenciált leszorítani.

szennyezett talaj, talajvíz, felszíni víz, vagy felszíni vízi üledék környezeti kockázatának csökkentése biológiai módszerekkel. A bioremediáció olyan technológia, amely élő sejtek vagy szervezetek, esetleg azok valamely termékének pl. enzim biogedradációs, bioakkumulációs vagy biológiai stabilizáló képességét állítja a technológia középpontjába, ezeknek a biológiai folyamatoknak biztosít optimális körülményeket az alkalmazott technológiai paraméterekkel, adalékanyagokkal. A bioremediációhoz felhasználhatóak az ökoszisztéma endogén tagjai vagy közösségei, közülük izolált és mesterségesen felszaporított mikroorganizmusok és/vagy növények vagy külső forrásból származó aktív közösségek, pl. szennyvíziszap, komposzt, aktív talaj, stb. Leggyakoribb bioremediációs technológiák: természetes bioremediáció aktiválása, bioágyas vagy prizmás talaj/üledékkezelés, talajkezelés agrotechnikai módszerekkel, bioventilláció, iszapfázísú üledék/talajkezelés, fitoremediáció. A bioremediáció mind in situ, mind ex situ technológiaként alkalmazható. Előnyei, hogy viszonylag kis költséggel, nagy területek kezelésére is alkalmas, a talaj üledék tulajdonságait, élővilágát, biológiai aktivitását megőrzi, in situ kezelés esetén a terület munkálatok közbeni használatát megengedi, másodlagos környezeti kockázata kicsi, elő- és utókezelésként, vagy kombinált technológia részeként is alkalmazható. Hátrányai, hogy viszonylag nagy az időigénye, időjárás- és klímafüggő, szennyezőanyag maradékkal számolni kell. Lásd még remediáció, remediálási technológiák, élőgépek, talajba injektálás. Élő talaj esetében az enyhe fizikai-kémiai beavatkozásoknál is számítanunk kell biológiai következményekkel. A gázelszívás egyszersmind talajszellőztetés, illetve a talajmikroflóra levegőellátása, a vizes mosás stimulálhatja a talajmikroflórát, s mobilizálhatja a szennyezőanyagot, tehát a fizikai módszerek alkalmazásának is vannak biológiai következményei. Célszerű ezekkel számolni, vagy azért mert hasznosítható folyamatokról van szó, vagy azért mert védekezni kell ellenük.

bioremediációs technológia, mely olyan talajmikroorganizmusok tevékenységén alapul, amelyek a szennyezőanyagot azért képesek bontani, mert az hasonlít, más, ismert szubsztrátokhoz, melyeket a mikroorganizmus képes bontani, ha van mellette egy olyan szubsztrát mely az energiát adja. A központi biokémiai folyamattól eltekintve a technológia egyezik bármely talajbioremediációhoz, az egyetlen különbség, hogy a tápanyagokon kívül energiát szolgáltató anyaggal is el kell látni a bontó mikroflórát. Lásd még kometabolizmus, kooxidáció.

a talaj bioremediációjának követésére, a folyamat központjában álló (mikro)biológiai átalakító tevékenység alapján alakítjuk ki a monitoringot. Az átalakítás lényege leggyakrabban az, hogy a talaj-mikroorganizmusok a szennyezőanyagot szubsztrátként (S) hasznosítják, miközben abból ártalmatlan terméket (T) állítanak elő.
S + talajmikroflóra → T
Fenti egyenlet alapján a biotechnológiai folyamatok követésére a szubsztrát fogyásának, a termék keletkezésének vagy, ha létezik a köztitermék, akkor annak kimutatása. Harmadik lehetőségünk a talajmikroflóra monitorozása. Monitorozhatjuk a mikroflóra egészét fiziológiai jellemzőjük, általánosan elterjed enzimek aktivitása (légzési lánc enzimjei, denitrifikáció, nitrogénfixálás, celluzlázaktivitás) alapján vagy valamilyen specifikus bontó- vagy tűrőképességgel rendelkező indikátorfaj mennyiségének követése révén. A végpont ilyenkor lehet az indikátorfaj jellemző génje, enzimje vagy egyszerűen csak elektív-, szelektív- vagy differenciáló táptalajon való megjelenése, növekedése.
talajremediáció követésére alkalmazható mérési végpontok az alábbiak:
szubsztrátfogyás oldaláról: talaj és/vagy talajvíz extrahálható szervesanyag- vagy szennyezőanyag-tartalma tartalma (C-forrás), nitrogén és foszfortartalma (N- és P-forrás), oxigénforrás fogyása (légköri O₂, oldott NO₃, SO₄, Fe³⁺)
Termékkeletkezés oldalról: a biodegradáció közti- és végtermékei, (NO₂, HCl, stb.), beleértve a mineralizáció végtermékeit (CO₂, NH₄²⁺, stb.)
Az átalakítást végző mikroorganizmusok oldaláról: sejtkoncentráció, pl. talaj összes sejtszáma: (aerob baktériumok, gombák, stb.), specifikus bontóképességű sejtek koncentrációja (pl. szénhidrogénbontó, PAH-bontó, stb.), speciális tűrőképességgel rendelkező mikroorganizmusok száma(fémtűrők), biokémiai markerek (specifikus tulajdonságért felelős enzimek), genetikai markerek (indikátorgének).