A talajtermékenység növelésének új, lehetőségei napjainkban Dr. Biró Borbála 1, P. Angerer Ildikó 1 Magyar Tudományos Akadémia, Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Budapest; 2 Szent István Egyetem, Környezeti Mikrobiológiai és Biotechnológiai alprogram, Gödöllő.

A termőtalaj jelentősége A talaj az ember egyik legősibb termelő eszköze. Olyan természetesen megújuló erőforrás, amely a termékenysége által ideális esetben folyamatos tápanyag-ellátást képes biztosítani a termesztett növényeknek. A talaj termékenységének a fenntartása ezért lényegi, funkcionális szempont.

A talaj-termékenység kialakítási lehetőségei Korábban Szervetlen anyagokkal (mész, mikroelemek..stb.) Műtrágyákkal (N,P,K) Szerves anyagokkal (szalma, alginit…stb.) Állati trágyákkal Komposztokkal Napjainkban Alternatív szerves anyagokkal, hulladékokkal szennyvíziszapokkal Kommunális és ipari szennyvíziszapokkal Fermentációs anyagokkal a biogáz-kinyerés mellék- termékeként …stb.

A talajok szerves anyag összetétele átlagosan Részben lebomlott szerves anyag 33% - 50% Stabilizálódott szerves anyag (humusz) 33% - 50% Friss hulladék <10% Élő szervezetek <5%

A biomassza megjelenési formák versenyképességét befolyásoló tényezők l Ökológiai kompatibilitás mértéke, l Az alapanyag termelésének, valamint a felhasználásával előállított egységnyi energia költsége, l A biomassza minősége, l Ipari hasznosításának formái, azok gazdasági hatásai,

Szennyvíziszapok keletkezése Nyugat- (WE) és Közép-Európában (CEE)

Megújuló energiaforrások Magyarországon (PJ/év)

A biomassza mint megújuló energiahordozó használatának indokai A magyar energiapolitika előírásai Az importfüggőség csökkentése Európai Unióhoz való csatlakozás ( %) Környezetvédelmi szempontok Magyarország által aláírt nemzetközi egyezmények -szennyezőanyag kibocsátás -klímaváltozási keretegyezmény (CO2 e.é. 6 %)

A szennyvíziszapok termőtalajon való felhasználásának indokai A szerves- és műtrágya-felhasználás jelentősen csökkent A talajok termékenysége rosszabbodott Az EU nagyobb szennyvíztisztítási előírása miatt egyre több iszap keletkezik Nincs „vízi” elhelyezési lehetőség A talaj-elhelyezés kényszer és megoldás is!

Szennyvíziszapok - előnyök – és- félelmek A talajok tápanyag- ellátottsága nő A vízmegtartó képesség fokozódik Jobb szerves-anyag- gazdálkodás Jobb talaj-szerkezetesség Kedvezőbb talajbiológiai állapot A nehézfémek feldúsúlnak A pH csökken, a fémfelvétel nő Fitotoxikus következmények A táplálékláncban akkumulálódik (vég-felhasználó az ember) Potenciális kórokozók A talajok degradációja fokozódhat A mikrobapopulációk biodiverzitása csökken Biológiai időzített bomba!

Iszap-felhasználási helyzetkép Hulladékok (millió t) Mezőgazdasági Ipari Kommunális (szilárd) Kommunális (folyékony) Szennyvíziszap Veszélyes hulladék részösszeg Biomassza rész Összesen Kétszer több szennyvíziszappal kell számolni 2008-ban!

Hulladékkezelés 2000-ben (%) HulladékMásod- nyersanyag LerakásÉgetés, egyéb Mezőgazdasági Ipari Kommunális (sz.)38314 Kommunális (f.) Szennyvíz-iszap Veszélyes20746 Összesen275221

Szennyvíziszapfelhasználás hazánkban Kezelt területek (ha) Össz- mennyiség t/sz.a Adagok t/sz.a.ha -1 Szerves anyag t.dm.ha Az össz-földterület: ha, potenciálisan alkalmazható a földterület 40,6 %-án

Szennyvíz-elhelyezés és biztonság az élelmiszerminőség biztosítása - rendszeres talaj-állapot-felmérés - különböző talaj-féleségek, növénykultúrák hatáselemzése - nehézfém- és patogén-kockázati tényezők kizárása ( bio-indikátor mikrobák, bio-detektálás, bio-szenzorikai eszközök ) Korai figyelmeztető jelrendszer kialakítása!

A szennyvíziszap-elhelyezés irányelvei: Europai talajkezelési direktíva (EC 1999) – a kezelés nélküli deponálást 35 %-al csökkenteni kell! A 86/278/EEC Directiva javasolja a felhasználást az erdő- és mezőgazdasági területeken és talaj-javító- szerként is! Következtetés: A szennyvíziszap értékes másod-nyersanyag – újrahasznosítani szükséges! Alternatív technologiák, komposztálás, biogáz- előállítás növelheti a felhasználást és a biztonságot!

Humán kórokozók lehetséges körforgalma a táplálékláncban ( Beuchat, 1996)

Mikroorganizmusok előfordulása talaj-szennyvíziszap rendszerben A „mikroba-transzport” lehetőségei: a: talajpórusokban, vízrétegben lévő szabad mikrobák bejutása a felszíni vízfolyásokba b: az esőcsepp, vagy a vízfolyás elsodorja a talajrészecskéket c: a mikrobák leszakadása a talajról az esőcsepp, vagy a vízfolyás hatására Tyrrel és Quinton, 2003

E. coli törzs tapadása zöldpaprika felületéhez Ép felületen Sérült felületen mosás után Sérült felületen Az ép felülethez kevesebb mikroba tapad. A sérülés fokozza a kórokozók felületi tapadását, szaporodását és a mosással szembeni ellenállást. (Han et al., 2000)

Élelmiszer-eredetű megbetegedések Nguyen-the és Carlin, 2000, Szabó, 2000, Notermans et al., 2003

A humán-patogének túlélőképessége MikróbákeredetetúléléseHivatkozás Coliformoktalaj30 napMurell, 1981 iszap/talaj  30 hét Edmonds 1976 Listeriaiszap/talaj> 8 hétWatkins, Sleath 1981 zöldségek2-3 hétBeuchat, 1996 SalmonellaTalaj-felszín napHess, Breer 1975, Lehrmann, Wallis 1981 iszap/talaj2-72 hétHude 1976, Watson 1980 Streptococcusiszap/talaj> 7 hónapHyde, 1976

A szennyvíziszap-elhelyezés lehetőségeinek kutatása Tenyészedényes kísérletben a különböző szennyvíziszapok hatását vizsgáljuk a zöldborsó növekedésére és fém felvételére, valamint a mikrobákra négy jellegzetes magyar talajtípusban. Talajok: meszes csernozjom (Csm) savanyú erdőtalaj (Es) meszes homoktalaj (Hm) savanyú homoktalaj (Hs) Szennyvíziszapok: kommunális szennyvíziszap, nagy Zn tartalommal komposztált bőrgyári szennyvíziszap, nagy Cr tartalommal Szennyvíziszap koncentrációk: 0, 2,5, 5,0, 10 és 20 g száraz súly/kg légszáraz talaj

Az élelmiszerbiztonsághoz kapcsolódó mikrobiológiai vizsgálatok Az élelmiszerbiztonsághoz kapcsolódó mikrobiológiai vizsgálatok: Összes élőcsíraszám (TGE, lemezöntés) Penészek és élesztők (MA, lemezöntés) Koliformok és E. coli (brillant zöld tápleves, tripton-víz, Kovács-reagens) Enterobaktériumok (EE tápleves, VRBG) Szulfit-redukáló klosztrídiumok (szulfit-agar) Salmonella spp. (Salmonella dúsító, XLD) Listeria spp. (Listeria dúsító, Oxford szelektív agar) Bacillus cereus (B. cereus szelektív agar)

Koliform-szám  A savanyú talaj kedvezőbb a túlélésre, jelentős dózishatás

Következtetések  A bevitt szennyvíziszap mennyiségétől függően növekszik a mikrobaszám  A savanyú talajok kedvezőbbek a mikrobák túlélésére.  A kommunális szennyvíziszapban az élelmiszer-biztonsági szempontból fontos mikrobák előfordulása gyakoribb  A mikrobaszámok alakulásában a dózis mellett a talajtípus is meghatározó  Az egymást követő évek során a mikrobaszámok nem növekedtek lényegesen egymáshoz képest, tehát feltehetően lényeges kumulálódás nincs

Összefoglalás A szennyvíziszap-elhelyezés szükséges a talajok termékenységének a fenntartásához. A talajok rendszeres monitorozásával a kockázat csökkenthető A komposztálás vagy erjesztés, egyéb stabilizálás csökkentheti a kihelyezési kockázatot A patogének kizárása szükséges élelmiszerbiztonsági okokból

Horizontal standards on Hygienic Microbiological Parameters for Implementation of EU Directives on Sludges, Soils, soil Improvers, Growing media and Biowastes EU-Kp6 STREP project (DSSP/ )