Környezetmonitoring fák törzséből vett magmintából

1. Környezetmonitoring fák törzséből vett magmintából Készítette: Mireisz Tamás

2. Fogalmi lehatárolás • A fatörzsből vett magminta vizsgálata egy gyors és költséghatékony alternatívát kínál a felszín alatti szennyeződések időbeli és térbeli kiterjedésének vizsgálatára (Trapp, 2008). • A fatörzs mintázása többször sikeresen alkalmazott módszer a felszín alatti talaj-rétegekben lévő klórozott oldószerek felderítésében (Larsen, 2008).

3. Az elv • A fák gyökérzete kapcsolatban van a talajvízzel • A fák a gyökérzetükön keresztül vizet szállítanak felfelé • A fa felszívja a talajból a mozgékony komponenseket • A fában lévő kémiai anyagokból következtetni lehet a felszín alatti szennyeződések minőségére és koncentrációjára (Rein, 2009)

4. Összefüggések a vegetáció és a felszín alatti rétegek között • Bizonyított, hogy összefüggés van (de nem egyértelműen egyenes arányosság) a felszín alatti rétegek és a vegetáció vegyi anyag koncentrációjában. • Adott vegyi anyag nagy koncentrációja a vegetációban általában nagy koncentrációt jelez a talaj- illetve a felszíni vizekben. (Trapp, 2007)

5. Mit és hol mérhetünk? • A földfelszíntől 0,5–1m magasságban találhatóak a legnagyobb koncentrációban a klórozott alifás vegyületek a fa törzsében. • A fa törzséhez hasonlóan az ágakban is lehet mérni a szennyezőanyag koncentráció. • Levelekben is mérhetünk de az illékony komponensek nem mérhetőek megfelelően. A levelekben nehézfémek is kimutathatóak, ami a talaj szennyezettségére utalhat. Azt azonban számításba kell venni, hogy a levegőből több szennyeződés kerülhet a levélbe mint a talajból. (Trapp, 2007)

6. Mintázás menete • A mintázást fúróval végezzük (pl.: 3–5 mm átmérőjű fúró mellyel Finnországban Suuntoban mértek) (Trapp, 2007) • A fúró behatol a fa belsejébe így kapva képet az egész törzs szerkezetéről.

7. Mintázás menete • A mintavétel kevesebb mint 5 percet vesz igénybe. • Ha illékony anyagokkal dolgozunk a mintát a mintavétel követően rögtön el kell zárni. • Szerves anyagok tárolásánál figyelni kell, hogy elkerüljük a biológiai bomlást, majd alacsony hőmérsékleten kell tárolni a mintát a vizsgálatig. (Trapp, 2007)

8. Mintázás ideje • Klórozott etilének vizsgálatához a vegetációs időszak (májustól–októberig) kezdete a legmegfelelőbb. • November elejétől kezdve csökken a klórozott etilének koncentrációja a vegetációban így nem kaphatunk kielégítő értékeket. • Más szennyezőanyagoknál nincs feltárva mikor a legalkalmasabb mérni a vegetációban, de valószínűleg általában a vegetációs időszak kezdete a legmegfelelőbb. (Trapp, 2007)

9. Indikátor fajok • A legjobb indikátorok a tűlevelűek, mert • nekik van a legmélyebbre nyúló gyökérzetük (7 m-nél mélyebbre is lehatol) • vastag szíjács réteggel rendelkeznek • egész évben van levélzetük (párologtatnak). • A tűlevelűekben mutathatóak ki legjobban a klórozott etilének (összehasonlítva más –lombhullató- fajokkal pl.:nyír, nyár) • A lágyszárúak és a gyepek rossz indikátorfajoknak számítanak (illékony anyagok nem jól mérhetőek). (Trapp, 2007)

10. Indikátor anyagok • A jó indikátor anyagok vízben oldódóak, perzisztensek és nem túl illékonyak. • Az eddigi tapasztalatok alapján a kémiai anyagokat három csoportba sorolták: • Összetevők, melyekre használható az eljárás és sikerrel tesztelték őket a terepen. • Az eljárás feltételezhetően alkalmazható az összetevőkre de még nem tesztelték a terepen. • Nem jó indikátorok (nem reprezentálja) a vegetációban mért érték a talajban találhatót. (Trapp, 2007)

11. Összetevők melyekre használható az eljárás és tesztelve voltak a terepen • Klórozott oldószerek • Jó értékeket hoznak • Pozitív tapasztalat a klór-etánokkal • Perklóretilén (PCE) • Cis-Diklóretilén (DCE) • Triklóretilén (TCE) • Vynil klorid is jól kimutatható • Réz és kadmium • Jól lokalizálhatóak a növényekben • A réz a levelekben is akkumulálódik. (Trapp, 2007)

12. Az eljárás feltételezhetően alkalmazható az összetevőkre de még nem tesztelték terepen • Nem tesztelt klórozott oldószerek • Kloroform • Triklóretán • Széntetraklorid (CCL4) • Diklórfenol • Fa törzsében már kimutatták de csak laboratióriumi körülmények között • MTBE • Még nincs tesztelve • Perklorát • Időlegesen kimutatható a növényekben (Trapp, 2007).

13. Nem jó indikátoranyagok • BTEX (benzol, toulol, xilol, etilbenzol) • Feltehetőleg lebomlanak. • Kis mennyiségben a terepi vizsgálatok közben találkoztak már benzollal és toulollal de még nincsenek kész vizsgálati anyagok. • PAH (Policiklikus aromás szénhidrogének) • Ólom • Lassú szállítással a felszín alatti vizekből a törzsbe valamint a levelekbe jut, • de a levegőből is sok rakódhat le. • Hosszú láncú alkánok • Oktán és dodekán nincsenek jelen a fákban valószínűleg túl illékonyak és nem elég perzisztensek. • Szabad cianid és vas cianid • Mindekettő lebomlik a fában azonban a szabad cianid gyorsabban. • Vas • Sok raktározódik alapvetően a növényekben. • Fenol és monoklórfenol • Gyorsan lebomlik a gyökérzónában (Trapp, 2007).

14. Példa nehézfémek felszín alatti koncentrációjának indikálására fa magmintából • A helyszín: Norvégia, Moringa egy korábbi hulladéklerakó amely mesterségesen kialakított félszigetet formál az Oslofjordnál • A területen 1990–1993-ig csak lerombolt épületek, hulladékolaj, hegesztési salak volt található. • Először a hulladékokat a partra, majd később a tengerbe hordták. • A hulladékréteg vastagsága elérte a 3 m-t. • Vad-pionír vegetáció jött létre, melyet a füves területek és néhány fafaj (elsősorban: cseresznye, nyír, fűz) képvisel (Rein, 2009).

15. Példa a nehézfémek felszín alatti koncentrációjának vizsgálatára a fák mérésével • Cél: nehézfémek kimutatása a területen. • Különböző típusú fákat vizsgáltak. • A fából vett mintákat ICP analízissel kiértékelték majd összehasonlították a talajban mért nehézfémek (As, Cd, Cu, Cr, Ni, Pb és Zn) koncentrációértékeivel (Rein, 2009).

16. Példa a nehézfémek felszín alatti koncentrációjának vizsgálatára a fák mérésével • 1990 és 2005 között az alapos kutatómunka kiterjedt szennyezettséget tárt fel a területen. • Különböző mértékű szennyezettséget mutatnak a vizsgált nehézfémek a területen. • A fából kapott eredmények alapján 8 kockázatos területet határoltak le, melyek relatíve azonos hulladéktelítettséggel bírtak (Rein, 2009).

17. Példa a nehézfémek felszín alatti koncentrációjának vizsgálatára a fák mérésével • A korreláció a fa és a talajban lévő nehézfémek között • Minden fafajt tekintve: • Pozitív korrelációról beszélhetünk de nem szignifikánsak az értékek. • Csak a fűzeket (Salix caprea) tekintve • nagy és szignifikáns korreláció figyelhető meg az arzén, a kadmium és a króm esetében (Rein, 2009).

18. Példa a nehézfémek felszín alatti koncentrációjának vizsgálatára a fák mérésével

19. Irodalomjegyzék • Arno Rein (2009): Monitoring of heavy metal subsurface contamination using trees In: http://www.eugris.info/newsdownloads/GreenRemediation/pdf/D09_ArnoRein_Poster.pdf • Larsen M, Burken J, Macháčková J, Karlson UG, Trapp S. 2008. Using tree core samples to monitor natural attenuation and plume distribution after a PCE spill. Environ. Sci. Technol. 42, 1711–1717. • Trapp S, Larsen M, Legind CN, Burken J, Macháčková J, Gosewinkel Karlson U. 2008. A guide to vegetation sampling for screening of subsurface pollution. In: http://homepage.env.dtu.dk/stt/GuidetoVegetationSampling.pdf