Lexikon

az aerob biodegradáció a talajban vagy a vízben mikroorganizmusok által katalizált oxidációs folyamat, melynek során a sejtek a szennyezőanyagot energiatermelés céljára szubsztrátként hasznosítják a légköri oxigén felhasználásával. Eközben a szerves vegyületekből szervetlen végtermékeket állítanak elő, így a szerves szénből széndioxidot, a szerves nitrogénből nitrátot, a szerves kénből szervetlen kénformákat. Ezt a folyamatot mineralizációnak is nevezzük. A mineralizáció sok biodegradáción alapuló remediációs technológia alapja. Ez a leggyorsabb és legintenzívebb biológiai bontási folyamat, melyet állandó oxigénellátással lehet maximumon tartani. Ha az oxigén nem áll korlátlan mennyiségben rendelkezésre, akkor a folyamatok katalízisét az aerob mikroorganizmusoktól átveszik a fakultatív anaerob mikroorganizmusok és erjedési folyamatok lépnek fel; a szerves anyagok oxidációja nem tökéletes pl. a széndioxid helyett alkoholok vagy aldehidek, nitrát helyett egyszerűbb szerves nitrogénvegyületek vagy ammónia keletkeznek. Ha a szennyezőanyag az aerob biodegradációhoz csak szénforrásul szolgál pl. szénhidrogének és a talaj vagy a víz nem tartalmaz elegendő biogén elemet a mikroorganizmusok szaporodásához, akkor a folyamatot N- és P-forrás vagy mikroelemek biztosításával lehet gyorsítani.

ex situ talajremediációs technológia, klórozott szénhidrogénnel szennyezett talajokra. Kémiai kezeléssel kombinált termikus deszorpció. Egyik megoldása a BCD, melynek kivitelezésekor a klórozott szénhidrogénekkel, növényvédőszerekkel, pl. klórdánnal és heptaklórral szennyezett talajt Na-bikarbonáttal keverik össze, majd a keveréket termikus deszorberbe helyezik és 315-500^oC-ra melegítik. A magas hőmérséklet hatására elpárolognak a klórozott vegyületek, melyeket a gőztérből összegyűjtve kondenzáltatnak. A kondenzátumot további kémiai kezelésnek vetik alá NaOH katalízis mellett, olajos közegben, 32 ^oC felett, 3-6 órán keresztül, a vegyület teljes kémiai bomlásáig. Az így kezelt talaj feltöltésre, takarásra használható. Ezt a technológiát US-EPA kutatói fejlesztették ki és szabadalmaztatták 2004-2005-ben.

az elektrokinetikai –>remediációs⁄remediáció–< eljárásoknál a talajba helyezett elektródák között egyenárammal potenciálkülönbséget hoznak létre, mely mobilizálja a töltéssel rendelkező részecskéket. A pozitív ionok pl. a fémionok a katód, a negatív ionok az anód felé vándorolnak. Az eljárás végén az elektródokon felhalmozódott szennyezőanyagot eltávolítják. A szeparáció során nem szabad fémes elektródákat használni, mert azok oldódhatnak az elektrolízis során, ezáltal korróziós anyagok juthatnak a talajba. Semleges elektródákat szén, platina, grafit kell alkalmazni, hogy másodlagos szennyezés ne történjen a talajban.
Az Egyesült Államokban elterjedt technológia, főleg fémek eltávolítására alkalmazzák. Olaszországban és az oroszoknál is népszerű technológia. Elsősorban a villamosenergia árától függ a gazdaságossága. Szikes talajok javítására is szolgálhat.
A módszerrel rossz áteresztő képességű talajokat is főleg agyag lehet remediálni. Rosszabb hatásfokú, mint a talajmosás, de in situ alkalmazásban prioritást élvezhet. Mélyebb talajrétegek kezelése is könnyűszerrel megoldható az elektródák megfelelő szintre juttatásával.

lásd remediáció iszapfázisban.

talaj mélyebb rétegeit és a talajvizet szennyező klórozott szénhidrogének és peszticidek mikrobiológiai bontása anaerob körülmények között klórlégzésre képes mikroorganizmusok segítségével történhet. Ilyenkor a környezetvédelmi biotechnológia a bontást végző klórlégző mikroorganizmusok számára teremt optimális működési körülményeket, például állandó nulla körüli vagy negatív redoxpotenciált.

azonos célértékhez és jövőbeni területhasználathoz tartozó megoldási alternatívák egymáshoz viszonyított értékelésére használják, általában olyankor, ha nincs szükség vagy ha nincs elég adat a komplett költség-haszon felmérésre. Az összehasonlíthatóságot fajlagos költségek képzésével biztosítják és ugyanahhoz a célértékhez vezető legkissebb költségű alternatívát választják.

lásd talajoltóanyag, starterkultúra.

a kétfázisú talajban vagy a biológiai reaktív résfalban folyó biológiai folyamatok, elsősorban a biodegradáció, hacsak nem levegőztetjük intenzíven a telítetlen talajt, mindig csökkent redoxpotenciálon mennek végbe: az aerob légzésre jellemző + 0,8 V redoxpotenciálhoz képest kb. + 0,4 V értéken folyik a nitrátlégzés, még kisebb redoxpotenciálon a szulfátlégzés, a karbonátlégzés, pedig negatív redoxpotenciálon. A két- és háromfázisú talaj határán, ahol a víznél könnyebb szénhidrogén típusú szennyezőanyagok általában elhelyezkednek, a talajmikroorganizmusok nitrátlégzése dominál. Ezért, ha a talajvízben vagy a kétfázisú talajban folyó (természetes körülmények között már megindult) biodegradációt szeretnénk intenzifikálni, azt nitrát adagolásával és kiegyensúlyozott tápanyagellátással érhetjük el. Ezt a biotechnológiát is úgy lehet optimumon vezetni, ha folyamatosan mérjük a talajvíz nitrát- és tápanyagtartalmát, a pH-t és a redoxpotenciált, valamint a biológiai bontás indikátorait. A folyamatos technológiamonitoring teszi lehetővé a technológia szabályozását. Akár automatikus szabályozási megoldások is beépíthetőek.

a szennyezőanyag mobilitásának csökkentése, vagyis immobilizációja azért lehet kockázatcsökkentő környezetvédelmi megoldás, mert segítségével lecsökkenthető a káros hatásokért felelős, oldható, mozgékony, biológiailag felvehető szennyezőanyag mennyiség.
Az immobilizáció általában a mozgás, a mozgékonyság lecsökkentését vagy megszüntetését jelenti a biotechnológiákban: enzimek, reagensek, vegyi anyagok, szennyezőanyagok szilárd felülethez, pl. hordozóhoz kötését, szilárd mátrixba ágyazását vagy olyan fizikai és/vagy kémiai átalakítását, mely az illékonyságot, oldhatóságot, deszorpciós képességet csökkenti, ezzel megakadályozza a környezetben való terjedést és a fizikai-kémiai és biológiai hozzáférhetőséget.
immobilizáción alapuló környezetvédelmi technológiák bármely szennyezett környezeti elem és fázis esetében alkalmazhatóak. Levegő, és vízszennyezettség esetében a szennyezőanyag immobilizációja jelentheti a szilárd fázison való megkötését szűréssel vagy kicsapását kémiai átalakítással vagy hűtéssel, tehát a szennyezőanyag fázisok közötti megoszlásának a kevéssé mozgékony fázisok felé történő eltolásával. Az immobilizálás a másik oldalon a levegőből, ill. a vízből való eltávolítást eredményezi.
Szennyezett talajra mind in situ, mind ex situ remediációs technológiaként alkalmazható. talajnál az immobilizáció nem kapcsolódik a szennyezőanyag eltávolításával, de a környezeti kockázat lényegesen csökkenthető: a továbbterjedés valószínűsége csökken és a biológiai hozzáférhetetlenség eredményeképpen a hatás kifejtése lehetetlenné válik.
immobilizáción alapuló talajkezelési technológia célja annak elérése, hogy az immobilizáció nagy valószínűséggel irreverzibilis legyen. Leggyakrabban toxikus fémekkel és perzisztens szerves anyagokkal szennyezett talaj kezelésére alkalmazzák.
Technológiai megoldások:
1. Fizikai-kémiai stabilizálás: szilárdítással, beágyazással, pl. beton, gipsz, bentonit, bitumen, polimerek felhasználásával;
2. kémiai stabilizálás: oldhatatlan kémiai forma létrehozása a pH beállításával, pl. meszezés, CaCO₃ talajra alkalmazása; oxidációval, pl. ózon, hidrogénperoxid hatására szerves szennyezőanyagok kondenzációja, polimerizációja, oldhatóságuk csökkentése; reduktív körülmények biztosításával, pl. fémből oldhatatlan szulfid létrehozása;
3. Termikus immobilizáció: kerámiába, téglába ágyazás vitrifikációval;
4. Biológiai stabilizálás: növényzet fizikai hatása erózió és defláció ellen, növények kémiai hatása, pl. gyökerek által kiválasztott stabilizáló vegyületek; növények biológiai folyamatai során a sejtekben történő immobilizáció, pl. bioakkumuláció; mikrobiológiai tevékenység, pl. szulfátredukció.
környezeti elemek szilárd fázisában fizikailag, kémiailag vagy biológiailag immobilizált szennyezőanyagok újramobilizálódása monitorozást (kioldási teszt) és megelőzést igényel. A remobilizálódás elfogadhatatlanul nagy kockázatát a kémiai időzített bomba kifejezéssel szokták jellemezni.

szennyezett talaj gyógyítása, vagyis a vegyi szennyezettségből adódó kockázatának elfogadható mértékűre csökkentése. Történhet spontán módon: öngyógyítással, természetes remediáció és/vagy emberi közreműködéssel, talajremediációs technológiák alkalmazásával. talajremediációra alkalmazhatunk fizikai, kémiai vagy biológiai technológiákat. A talajremediáció alapulhat a szennyezőanyag mobilizációján vagy immobilizációján. A technológiák a talaj mindhárom fázisát, a gáz, a folyadék és a szilárd fázis kezelését jelenti, együtt vagy egymást követően, ugyanazon vagy különböző technológiákkal. A talajgázok és a talajvíz kezelése a szokásos levegő- és víztisztítási eljárásokkal azonos. A szilárd fázis kezelése a szennyezőanyag mobilizálásával: gázelszívás, vízkiszivattyúzás, vizes, mosószeres, savas vagy lúgos mosás, szerves oldószeres extrakció, deszorpció, égetés, pirolízis, biodegradáció stb. vagy immobilizálásával történhet: fizikai, kémiai vagy biológiai stabilizálás, szilárdítás, termikus immobilizáció, vitrifikáció, stb. A bioremediációs technológiák a mikroorganizmusok vagy a növények átalakító, biodegradáló vagy bioakkumuláló tevékenységét hasznosítják, mérnöki, főként biomérnöki technológiák segítségével. Az ökomérnöki technológiák természetes közösségeket és természetben lejátszódó folyamatokat hasznosítanak. A talajremediáció történhet ex situ, azaz a talaj eredeti helyéről való eltávolítása, kitermelése után és in situ, azaz a talaj eredeti helyéhez rögzítve; ilyenkor a műveleteket (levegőztetés, mosás, hőközlés stb.) a talajban hajtják végre. A talajremediációt a szennyezett terület tulajdonságait és a területhasználatot figyelembe véve kell megtervezni, a megfelelő technológiát kiválasztani, használhatóságát a laboratóriumi és szabadföldi kísérletekkel bizonyítani, költség-haszon felmérésnek alávetni. A technológia saját kibocsátását és környezeti kockázatát a technológia alkalmazása közbeni és utólagos monitorozással kell követni. (Lásd még remediálási technológiák, remediáció, talajkezelés).

azok a talajremediációs technológiák melyek szóba jöhetnek egy bizonyos probléma (kibocsátás, szennyezett terület, stb.) megoldására. A döntés előkészítés során a problémára megoldás jelető technológiák összegyűjtését követően összehasonlító értékelést kell végezni. A sorrendiség megállapítása során különböző szempontok szerint lehet súlyozni és dönteni, így a műszaki, a környezetmenedzsment, területfejlesztés, gazdasági, társadalmi, szociális, és politikai szempontok figyelembevételével. Az összehasonlító értékelés alapján lehetséges a lehető legjobb technológia kiválasztása, a döntsé meghozatala arról, hogy melyik technológiát válasszuk egy szennyezettség felszámolására, egy vegyi anyag kibocsátásának csökkentésére, egy szennyezett terület remediálására.

több szempontból történhet:
1. Remediálási módszerek környezeti elemek szerint: levegő-, víz-, talajvíz-, talaj- vagy üledékremediálási módszer;
2. a talaj fázisai szerint: talajlevegő, talajnedvesség, talajvíz, talaj szilárd fázisa, különálló szennyezőanyag fázis, több fázis együttes kezelése, pl. telített talaj (talajvíz és szilárd fázis), teljes (telítetlen) talaj;
3. spontán lejátszódó folyamaton alapul-e vagy sem;
4. szennyezőanyag mobilizálásán vagy immobilizálásán alapul-e;
5. in situ vagy ex situ módszer-e vagy ezek kombinációja;
6. fizikai-kémiai, termikus vagy biológiai módszeren alapul-e, esetleg ezek kombinációján;
7. biológiai módszer esetén milyen mértékű beavatkozást tervezünk: NA (természetes szennyező;anyag-csökkenés), MNA (monitorozott természetes szennyezőanyag-csökkenés), ENA (intenzifikált természetes szennyezőanyag-csökkenés), bioremediáció, más módszerekkel kombinált bioremediáció.