Témavezető: Dr. Fenyvesi Éva Konzulens: Dr. Torkos Kornél CIKLODEXTRINEK ALKALMAZÁSA SZERVES SZENNYEZŐANYAGOK BIODEGRADÁLHATÓSÁGÁNAK JELLEMZÉSÉRE Kánnai Piroska Témavezető: Dr. Fenyvesi Éva Konzulens: Dr. Torkos Kornél

A szennyezőanyagok kockázatát a biológiai hozzáférhetőségük határozza meg Biológiailag elérhető (lassan deszorbeálódó) Biológiailag hozzáférhető (a vizes fázisban oldott vagy könnyen deszorbeálódó) Biológiailag nem elérhető Nem deszorbeálódó

A szennyezőanyagok hozzáférhetősége Összes szennyezőanyag a talajban Kémiailag extrahálható mennyiség Meghatározó tényezők: Vegyület transzportja Bejutása a sejtbe Szennyezettség kora Biológiailag hozzáférhető mennyiség

Kitűzött céljaim: A biológiai hozzáférhetőség és a mikrobiológiai lebontás folyamatainak modellezése egyszerű kémiai extrakciós lépésekkel A lassú és költséges biotesztek kiváltása PAH-vegyületek biodegradálhatóságának becslésére javasolt ciklodextrines extrakciós módszer kipróbálása keverék-szennyezőanyagokra: dízelolajra, transzformátorolajra és pakurára Összefüggéskeresés a biológiai és a kémiai vizsgálatok eredményei között

A ciklodextrinekről (CD) HPBCD: hidroxipropilezett bCD RAMEB: random metilezett bCD

Transzformátorállomás

Alkalmazott módszereim Kémiai extrakciós eljárások: Biológiai módszerek a talajmikroflóra és a talajaktivitás jellemzésére: Biodegradációs tesztek: Zárt palack teszt Átlevegőztetett rendszer Szénhidrogénbontó- és aerob heterotróf sejtszám meghatározása Ökotoxikológiai teszt Kémiai extrakciós eljárások: Kimerítő: Hexán-aceton 2:1 Nem kimerítő: RAMEB ill. HPBCD 10%-os vizes oldata

Ökotoxikológiai tesztek Minta Jellemzés Kiindulási Kontroll nem toxikus Dízel nagyon toxikus Transzformátorolaj toxikus Pakura A kísérlet végén Folsomia candida (Collembola): Akut, egy fajt alkalmazó teszt A mikrobiális tevékenység hatására nő a szennyezőanyagok hozzáférhetősége (feltáródás) és megindul a lebomlás. Az előbbi a toxicitás növekedését, az utóbbi csökkenését okozza.

Biodegradációs teszt Megállapítható: Zárt palack teszt O2 fogyasztást és ezzel nyomáscsökkenést mértem 5 napon keresztül Megállapítható: Toxikus hatású-e a szennyezőanyag, Gátolja-e a mikrobák működését, Adaptálódott-e a mikroflóra, és aktívan működik-e, Aktiválható-e a mikroflóra, Ha aktiválható, akkor milyen technológiai paraméterek szükségesek az optimális működéshez

Biodegradációs teszt eredményei Nyomáscsökkenés az 5 napos zárt palack teszt során A dízelolaj sokkal gyorsabban és könnyebben bontható a nagyobb mólsúlyú komponenseknél

Olajbontó sejtek számának meghatározása Szénhidrogénbontó sejtszám Minta Szénhidrogénbontó sejtszám *103 sejt/g talaj Kiindulási Kontroll 43 Dízelolajjal szennyezett 15000 Transzformátorolajjal szennyezett 210 2. hét 21 4300 150 4. hét 2,1 1500 15 6. hét 9,3 930 23

Extrakciós eljárások Módszer Ultrahang Ülepítés Vizes oldatok esetén szilárd fázisú extrakcióval vízmentesítés, elúció hexán-aceton 2:1 eleggyel Gázkromatográfia Gázkromatográf: Shimadzu GC-17A Detektor: Lángionizációs detektor (FID) Mintaadagoló: Shimadzu AOC-5000 automata mintaadagoló Injektor: Split-splitless Gázok: Vivőgáz: Hélium (99,999 %) Segédgázok: Nitrogén (99,999 %) Szintetikus levegő (99,999 %) Hidrogén (Whatman Hidrogén generátorból) Oszlop: BP1 (13m x 0,2mm x 0,11mm) Hőfokprogram: A kolonnát 50  C-on tartjuk 3 percig, majd 315C-ra fűtjük 10 C/min-es felfűtési sebességgel, 12 percig tartjuk Injektor hőmérséklete: 325C Detektor hőmérséklete: 325C Split/splitless: Splitless, 0,5 min Lineáris áramlási sebesség: 14 cm/sec Injektált térfogat: 2 l

és gravimetriásan mérhető szénhidrogén tartalma (SEM) A vizsgált talajminták gázkromatografálható szénhidrogén tartalma (EPH) és gravimetriásan mérhető szénhidrogén tartalma (SEM)

Ciklodextrines extrakció- eredmények A biodegradáció 2. hetében megnövekedett a RAMEB-oldattal kiextrahálható szénhidrogén-tartalom A HEH folyamatosan csökken a kísérlet során REH: RAMEB-oldattal extrahálható szénhidrogén-tartalom HEH: HPBCD-oldattal extrahálható szénhidrogén-tartalom

Kromatogramok minőségi értékelése A kémiailag kinyerhető össz-szénhidrogén mennyisége fogy a kísérlet során A CD-k a kisebb C-atomszámú komponenseket extrahálják jobban A RAMEB -oldat számára kedvezőbb komponensek táródnak fel A HPBCD-oldat szelektívebb extrahálószer 600 540 480 420 360 300 240 180 120 60 Kiindulási 6 hét után Hexán-aceton 2:1 eleggyel Kiindulási 6 hét után Kiindulási 6 hét után RAMEB -oldattal HPBCD -oldattal

A transzformátorolajjal szennyezett talajban mért kémiai és biológiai paraméterek EPH REH HEH SEM Olajbontó Talajlégzés Zárt palack oszlopreaktor 1,0000 p= --- -0,0177 p=0,982 0,8617 0,4913 p=0,138 p=0,509 0,9868 -0,0378 0,8354 p=0,013 p=0,962 p=0,165 0,9018 0,3431 0,9659 0,8440 p=0,098 p=0,657 p=0,034 p=0,156 Talajlégzés - zárt palack 0,7109 0,6808 0,9606 0,7062 0,8620 p=0,289 p=0,319 p=0,039 p=0,294 Talajlégzés - oszlopreaktor -0,4428 -0,6827 -0,7152 -0,5148 -0,5100 -0,8607 p=0,557 p=0,317 p=0,285 p=0,485 p=0,490 p=0,139

Összefoglalás A biológiai hozzáférhetőség becslésére nem kimerítő extrakciót alkalmaztam Kimutattam, hogy a CD-k a kisebb C-atomszámú komponenseket extrahálják jobban, különösen a HPBCD Eredményeit összevetettem a biológiai tesztekével Megállapítottam: a HPBCD -oldatos extrakció alapján becsülhető a biológiailag elérhető szennyezőanyag-frakció Alkalmas a folyamatok követésére: nőtt a hozzáférhető szennyezőanyag koncentrációja, megindult a mikrobiológiai lebontás a kezelések hatására

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Dr. Fenyvesi Éva (CycloLab Kft.) Dr. Torkos Kornél (ELTE) Balogh Klára (CycloLab Kft.) Dr. Molnár Mónika (BME) Dr. Szente Lajos (CycloLab Kft.) Dr. Gruiz Katalin (BME) Dr. Záray Gyula (ELTE)