Loading...
Projekti / Programi vir: ARRS

Kakovost in funkcioniranje onesnaženih vrtnih tal kot rastlinski substrat po remediaciji

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
4.03.02  Biotehnika  Rastlinska produkcija in predelava  Tla in mikroklima 

Koda Veda Področje
B410  Biomedicinske vede  Veda o zemlji, poljedeljska hidrologija 

Koda Veda Področje
4.01  Kmetijske vede in veterina  Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo 
Ključne besede
Kakovost in funkcioniranje tal, pridelava hrane, onesnaženje, remediacija
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacij
1.  33816  Marko Cvetko  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2012 
2.  29418  dr. Maja Čič  Varstvo okolja  Mladi raziskovalec  2010 - 2012  43 
3.  11155  dr. Damjana Drobne  Biologija  Raziskovalec  2010 - 2012  820 
4.  25506  dr. Neža Finžgar  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2011 - 2013  85 
5.  15122  dr. Mateja Germ  Biologija  Raziskovalec  2010 - 2012  563 
6.  16073  dr. Helena Grčman  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2010 - 2012  411 
7.  06736  Andreja Hodnik  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2010 - 2012  138 
8.  02068  Gorazd Lakovič  Meroslovje  Raziskovalec  2011  48 
9.  08259  dr. Domen Leštan  Rastlinska produkcija in predelava  Vodja projekta  2010 - 2013  390 
10.  21581  dr. Irena Maček  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2012  129 
11.  14056  dr. Marjetka Suhadolc  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2010 - 2012  233 
12.  17780  Viljem Šijanec    Tehnični sodelavec  2011 - 2013 
13.  14011  dr. Dominik Vodnik  Biologija  Raziskovalec  2011 - 2012  395 
14.  31993  dr. David Voglar  Varstvo okolja  Mladi raziskovalec  2010 - 2013  19 
15.  21452  dr. Igor Zelnik  Biologija  Raziskovalec  2010 - 2012  216 
16.  08834  dr. Marko Zupan  Rastlinska produkcija in predelava  Raziskovalec  2010 - 2012  480 
Organizacije (2)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacij
1.  0481  Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta  Ljubljana  1626914  64.121 
2.  3031  ENVIT okoljske tehnologije in inženiring d.o.o.  Ljubljana  3668541  164 
Povzetek
Na svetu je onesnaženih na milijone hektarov kmetijskih tal. Procesi degradacije tal, ki so sedaj pospešeni z učinkom klimatskih sprememb, bodo vzpodbudili tendenco uporabe onesnaženih zemljišč za pridelavo hrane, s tem pa se bo povečalo tudi tveganje za zdravje ljudi. Tehnologije remediacije lahko ohranijo sedaj onesnažena tla za pridelavo zdrave hrane. Toda predno začnemo te tehnologije uporabljati v velikem merilu moramo dobro razumeti dolgoročne vplive remediacije na kakovost tal, varnost pridelane hrane in na rast poljščin, vrtnin in drugih rastlin. Danes v znanstveni literaturi podatkov o tem skoraj ni. . Pranje tal z ligandi je učinkovita in potencialno tlom prijazna tehnologija remediacije tal, ki so onesnažena s težkimi kovinami. Vendar pranje tal ne more popolnoma odstraniti težkih kovin iz tal, tudi če uporabimo zelo visoke koncentracije liganda. Dolgoročno tveganje povezano s preostankom težkih kovin v tleh je večinoma še vedno neznanka.   Namen predlaganega projekta je celostna analiza vplivov pranja tal z ligandom EDTA, na kakovost s Pb, Zn in Cd onesnaženih vrtnih tal iz Mežiške doline. Cilj bomo dosegli skozi sledeče raziskave: 1.) Remediirana tla, pridobljena med tekočim projektom remediacije tal v pilotnem merilu, bomo uporabili za postavitev ekperimentalnih gred z izbranimi vrtninami in poljščinami. 2.) Letno bomo kakovost remediiranih tal ocenili z določevanjem fizikalno-kemijskih, bioloških in toksikoloških lastnosti tal. 3.) Preverili bomo varnost izbranih vrst vrtnin in poljščin pridelanih na remediiranih tleh tako, da bomo izmerili vnos Pb, Zn in Cd, ki v tleh preostanejo po remediaciji, v različne dele rastlin.   4.) Stanje in rast rastlin zraslih na remediiranih tleh bomo raziskali z meritvami fotokemijske učinkovitosti rastlin, fotosintetske aktivnosti in njihove biomase.   5.) Raziskali bomo dinamiko ekoloških zaporedij v remediiranih tleh, biološko raznolikost, zmožnost formiranja mikoriz in funkcioniranje tal glede na kroženje C in N. In še: 6.) Skušali bomo nadalje razviti tehnologijo remediacije s pranjem tal z uvedbo nove elektrokemijske metode recikliranja EDTA.
Pomen za razvoj znanosti
Onesnaženje tal, ki ga povzročamo z velikimi količinami antropogenih onesnažil in kemikalij, ki so vsidrana v kmetijska in urbana tla, postaja vedno večji svetovni problem. Številna mesta v Evropi so nastala iz industrijskih jeder in so tako podedovala dolgo zgodovino industrijalizacije in z njo povezano onesnaženje tal. Posebno strupene kovine (tako imenovane težke kovine) so pomemben razlog za zaskrbljenost saj so nerazgradljive in tako v tleh ostajajo. Zgodovinsko je bil izkop in odlaganje onesnaženih tal (dig and dump) najpogosteje uporabljena in najhitrejša rešitev za onesnažena območja. Vendar pa uveljavljanje evropske direktive o odlaganju odpadkov (Landfill Directive, 1999/31/EC) takšno prakso močno omejuje in s tem povečuje potrebo po drugačnih tehnologijah, ki bi zadovoljile zahteve po remediaciji. V okviru projekta smo smo laboratorijskem in potem v pilotnem merilu uspešno demonstrirali učinkovitost nove tehnologije pranja tal s kelatnim ligandom etilendiamin tetraacetatom (EDTA) za tla iz Mežiške doline onesnažena s Pb, Zn in Cd. Nova tehnologija omogoča recikliranje EDTA in procesnih vod s kombinacijo reakcij substitucije in izobarjenja v pH gradientu. Uporaba elektrokemijskih naprednih oksidacijskih postopkov omogoča popolno očiščenje vode in s tem zaprtost procesnega toka brez izpusta odpadnih vod. Uporaba Ca (OH)2 i n H2SO4 kot bazno - kislinskega para preprečuje akumulacijo dodanih reagentov po zaporedju šarž remediacije tal in recikliranja, saj presežne reagente iz procesa izločimo z izobarjenjem slabo topne sadre (CaSO4). Čeprav remediacija z EDTA učinkovito zmanjšuje tveganje za ljudi in za izpiranje onesnažil pa se skupaj s strupenimi kovinami odstranijo tudi mikrohranila in uničena je večina talne favne ter struktura tal. V okviru projekta smo raziskali kakovost (kemijski, fizikalni in biološki parametri), založenost in dosegljivost hranil in fukcioniranje tal po remediaciji. Za revitalizacijo remediiranih tal iz Mežiške doline smo raziskali učinkovitost dodatka kompleksih in specifičnih gnojil, različnih strategij gnojenja, kompostov, mikrobnih inokulantov in drugih dodatkov. V projektu smo dokazali, da je tla iz Mežiške doline možno učinkovito remedirati in s tem zmanjšati vsebmnost in strupenost nevarnih kovin. Ugotovili smo, da remediirana tla iz Mežiška doline lahko uspešno revitaliziramo v rodoviten, zdrav in varen rastlinski substrat.
Pomen za razvoj Slovenije
Mežiška dolina z opustelimi rudarniškimi in topilniškimi objekti in deponijami obsega pribl. 50 km2 v severnem delu Slovenije. Specifična topologija in 500-letno rudarjenje in topljenje svinca sta povzročila onesnaženje celotne doline. Dolina je dom 6000 prebivalcem v treh večjih naseljih: Mezici, Crni in Žerjavu (s koncentracijo P v v tleh do 8000 mg kg-1 je to najbolj onesnažen kraj), kjer koncentracija Pb v tleh presega kritične vrednosti opredeljene z zakonodajo. Prve meritve vsebnosti Pb v krvi prebivalcev Mežiške doline so bile izvedene v letih 1974 – 1976. Povprečna koncentracija Pb v krvi predšolskih otrok je presegala 400 µg-l. Z letom 2007 se je zato začeli izvajati državni program sanacije Mežiške doline, ki pa kljub izvedenim ukrepom ni prinesel zmanjšanja števila otrok, pri katerih je bila ugotovljena vrednost Pb v krvi večja kot 100 ng L-1, ki jo kot nevarno prepoznava zakonodaja. . Za napoved tveganja povečane koncentracije Pb v krvi pri otrocih, ki živijo v onesnaženih okoljih je Ameriška okoljska agencija razvila integrirani biokinetični model za določevanje vnosa Pb (IEUBK). Z uporabo projektnih podatkov smo ugotovili da je onesnaženost tal s Pb glavni vzrok za povišano vsebnost Pb v krvi otrok iz Mežiške doline. Za tla iz Mežiške doline smo v okviru projekta razvili tehnično in ekonomsko izvedljivo tehnologijo remediacije takih tal. Geostatistična simulacija je nadalje pokazala, da onesnažena tla pokrivajo površino 19.4 km2 in da je z remediacijo možno zmanjšati površine s preseženimi kritičnimi koncentracijami Pb (530 mg kg-1) za 91%. Cilj projekta je bil tudi raziskati možnosti remediacije (pranje tal z EDTA) za zmanjšanje tveganja zastrupitve s Pb pri otrocih iz Mežiške doline. Podatke o celokupnih in bio-dosegljivih koncentracijah Pb iz številnih lakacijah v Mežiški dolini smo uporabili v EUBK modelu ter napovedali koncentracije Pb v krvi otrok pred in po remediaciji. Povprečne koncenracije Pb pred in po remediaciji so bile 93 in 48 µg L-1, 244 in 144 µg L-1 ter 115 in 54 µg L-1 za Mezico, Žerjav in Črno. Rezulati projekta so tako pokazali, da ima (razen v Žerjavu) izvedba remediacije tal potencial, da omogoči zmanjšanje koncentracije Pb v krvi otrok iz Mežiške doline pod dovoljeno varno mejo. Pri projektu je kot partner sodelovalo podjetje Envit okoljske tehnologije in inženiring doo. Envit je t.i. SME in ima tudi status zasebne raziskovalne organizacije. Podjetje je leta 2010 prijelo nagrado za najboljše startup podjetje v Sloveniji. Envit doo je vodilni partner Life+ projekta ReSoil razvoj in demonstracija remediacijskega obrata kapacitete 6 ton na dan v Mežiški dolini (LIFE 12 ENV/SI/000969), ki temelji na lastni patentirani tehnologiji, ki jo je Evit doo razvil v okviru projekta. Projekt je ponudil študentom priložnost, da kot del projektne skupine opravljajo svoje raziskovalno delo. Med izvajanjem projekta je diplomiralo 8, magistriral 1 in doktoriralo 6 študentov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno