Mérgező elemek

A kémiai környezetterhelés egyik formájának tekintjük, ha káros elemek szennyezik a talajokat. A talaj-növény rendszer nehézfém-forgalmának megismerése, a tudományos igényű szakmai döntéseket megalapozó határkoncentrációk megállapítása a talajra és a növényre csak kísérletes úton történhet, mégpedig egzakt, hosszú ideig tartó szabadföldi kísérleti körülmények között.

A vizsgálatainkban alkalmazott kezelések olyan talajszennyezettséget modelleznek, amely ipari létesítmények, autóutak és települések környezetében, városi kiskertekben ma is előfordul vagy a jövőben előfordulhat. A 13 vizsgált mikroelem sóját 4-4 koncentrációban egyszer szórtuk ki 1991 tavaszán, az első évben vetett kukorica alá. A 13x4=52 kezelést összesen 104 parcellán alkalmaztuk, tehát minden kezelést két parcellán végeztünk el.

A támogatott munka során a borsó, cékla, spenót, búza, napraforgó, sóska, őszi árpa, repce és mák kísérletek eredményeit dolgoztuk fel. Választ kerestünk arra a kérdésre, hogy e fontos szántóföldi növényeink hogyan reagálnak a talajszennyezésre, mennyiben akkumulálják szerveikben a talaj káros elemeit és ezáltal hogyan módosul termésük, minőségük, betegségekkel szembeni ellenállásuk, gyomosodásuk. Rendszeresen vizsgáltuk az egyes parcellák oldható elemtartalmát is, hogy a mérgezéshez vezető talajbani koncentrációkat megismerjük és a terhelési határértékeket kidolgozzuk. A megismert határkoncentrációk biztonsággal orientálhatják majd a szaktanácsadást, a gazdálkodást és a környezet védelmét is szolgálhatják.

A bevezetett nehézfémterhelési irányszámok és szabványok tájékoztató jellegűek, nem kellően megalapozottak. A hazai kutatás még nem tudott választ adni a legfontosabb kérdésekre, ilyen átfogó kutatások nem folytak hazánkban. Sajnos, az érdemi kísérletes vizsgálatok jórészt nemzetközi szinten is hiányoznak, így nem szolgálhatnak útmutatással a jelenségek általános megértésében. Az Európai Közösség (EK) által javasolt irányszámokat és terhelési határértékeket folyamatosan revideálják az újabb kutatások tükrében. Legfőbb hiányosságuk, hogy a toxikológiai jellemzők egzakt szabadföldi kísérletekben nem vagy nem kellően alátámasztottak.

Összességében tehát olyan terhelési, toxicitási határkoncentrációk megállapítására van szükség (külön a levegőre, talajra, vízre, növényre, állatra és emberre), melyek biztonsággal orientálják a gazdálkodást, szaktanácsadást, valamint szolgálják a környezet védelmét, az ezzel kapcsolatos hatósági tevékenységet. A tápláléklánc vizsgálatában a természetes körülmények között végzett szabadföldi kísérletek alapvetőek. A kísérletek tervezése, beállítása és végrehajtása nagy körültekintést igényel, hiszen folytatásuk csak „tartamjelleggel” képzelhető el, 1-2 éves munka nem elegendő.

A kutatások hosszú távú vizsgálatokat feltételeznek. A felhasznált nehézfémsók rendkívül költségesek és nem távolíthatók el a talajból. A beállított kísérletek nem szüntethetők meg egyszerűen és egy csapásra, mint a hagyományos tápelemekkel végzett műtrágyázási kísérletek. Olyan területeket kell választani, ahol a talajvíz mélyen van, a környéken nincs település, az állatok kerítéssel kizárhatók, valamint a szennyezett talaj elhordás (szél- és vízerózió) ellen védett. A kísérletben végzett agrotechnikai beavatkozások, mintavételek stb. szigorú biztonsági követelmények betartását igénylik, melyek csak professzionális kutatóhelyeken biztosíthatók.

Az eltérő terhelésű talajokon termett növények toxicitása, mennyiségének és minőségének változása, gyomokkal és betegségekkel szembeni viselkedése, élelmiszer- és takarmány-alapanyagként való felhasználhatósága hazánkban még nem ismert. A legfontosabb zöldségfélék és a gabonafélék nehézfémet akkumuláló képessége megmutatja, hogy az ország lakossága mennyiben veszélyeztetett, vagy lehet veszélyeztetett egy adott terhelésnél. Mindezen ismeretek birtokában a szükséges védekező beavatkozások megtervezhetők, a kármentesítési prioritások kijelölhetők. Választ kerestünk arra a kérdésre is, hogy milyen agrotechnikai beavatkozásokkal, vetésforgókkal védekezhetünk a káros nehézfém-terheléssel szemben mezőgazdasági területen és milyen mértékben szükséges a szennyezett talajokat megtisztítani különböző mezőgazdasági hasznosítás esetén.

Az arzénkezelés negatív hatása minden évben és minden növénynél megfigyelhető volt a maximális terhelésű parcellákon, de általában a statisztikai kimutathatóság határán maradt, illetve inkább csak tendenciaként nyilvánult meg. Nem dúsult fel a növényi szervekben, mindössze 1-2 ppm (milliomodrésznyi) koncentrációt mutatott, tehát nem mobilis a talaj-növény rendszerben. A maximális terhelés terméscsökkentő hatása viszont kifejezetté vált az utóbbi években; különösen a borsó, a spenót és a mák tűnt ki érzékenységével. Nem zárható ki, hogy az adott arzénsók a mérgezőbb arzenáttá alakultak a talajban.

A kadmiumkezelés negatív hatása először 1995-ben figyelhető meg a céklánál, majd 1996-ban a spenótnál és 2002-ben a máknál. A maximális terhelés hatására az állomány csaknem teljesen kipusztult. Nem dönthető még el, vajon az idő múlásával nőhet-e ezen elem toxikussága vagy az utóbbi növényfajok érzékenyek a kadmiumszennyezésre. Jelentős növényi kadmium-akkumulációt a leveles zöldségek mutattak 10-50 ppm maximumokkal, míg ugyanitt pl. a kukorica szemtermésében kadmium-felhalmozódást nem tudtunk igazolni.

A higanykezelés igazolható termésdepressziót csupán 1992-ben okozott a sárgarépánál, melynek gyökerében 10-20 ppm maximális akkumulációt is mutatott. Más kultúráknál érdemi dúsulás, illetve fitotoxicitás általában nem lépett fel. A higany nem tekinthető mobilis elemnek a talaj-növény rendszerben. Sói gyorsan megkötődtek a talajban.

A molibdénkezelés maximális adagja az első évben felére csökkentette a kukorica szemtermését, feltehetően az adott ammóniumforma miatt. Bár élelmezési, illetve takarmányozási szempontból a molibdénkezelések felhasználásra alkalmatlan termést eredményeztek, a további években termésdepresszió egyetlen növényfajnál sem fordult elő. A molibdén rendkívül mobilisnak mutatkozott meszes termőhelyen a talaj-növény rendszerben.

A szelén pusztító hatása az évekkel nem csökken, sőt egyre kifejezettebbé válik. Az adott nátrium-szelenit forma feltehetően a mérgezőbb kalcium-szelenáttá oxidálódik ezen a jól szellőzött talajon. A szelén a molibdénhez hasonlóan rendkívül mobilis e talajon, a növényi szervek több száz ppm dúsulást jeleznek toxicitási tünetekkel kísérve. A nagyobb terhelés a gyomnövények szelén-akkumulációját és pusztulását hasonlóképpen előidézte.

A mikroelem-szennyezők kimosódásának vizsgálatához a gépi mintavételi technika lehetővé tette a 0-30, 30-60, 60-90 cm talajrétegek szennyeződésmentes kiemelését és analízisét a kísérleti helyeken. Összesen 180 talajmintát elemeztünk. Az elemzések 10-20 összetevőre terjedtek ki, az összes mérés száma meghaladta az ötezret. (A vizsgálatok főbb tanulságait csak az összefoglalásban érintjük.)

Talaj. A talajban felhalmozódó elemek többségének mobilitását a pH jelentős mértékben szabályozza. Ahhoz, hogy a szennyezők a talajban megkötődjenek és a nemkívánatos növényi felvételt elkerüljük, hatékony eszköz lehet a savanyú talajok meszezése. Nem mérsékelhető azonban ilyen módon néhány aniont képező elem kikerülése a talajból. A talaj gazdagítása szerves anyagokkal elsősorban az organofil - szerves anyagokkal vegyülő - elemek (molibdén, szelén, réz, higany) visszatartását javíthatja. A meszezés és a megfelelő szervesanyag-gazdálkodás környezetvédelmi szempontból is indokolttá válhat egyes termőhelyeken. A termőhelyek, szennyezett talajok minősítésére talajvizsgálati határértékeket javasoltunk a hatóságok számára.

Növény. Az elemek akkumulációja növényfajonként és fajtánként genetikailag eltér. Ez a jelenség lehetővé teszi, hogy a közvetlen emberi fogyasztásra kerülő zöldségek és más növények esetén alacsony szennyezettségű típusokat szelektáljunk és vonjunk termesztésbe. A gyökér/fiatal hajtás/levél/szár/szem csökkenő elemtartalma a növényben szűrőrendszert képez. A szem genetikailag védett a káros elemdúsulásokkal szemben. (Kivétel: esszenciális mikroelemek egy része, mint a molibdén és a szelén.) A szalmában, illetve a melléktermékben felvett szennyezők nem jutnak ki a talaj-növény rendszerből, amennyiben visszaszántjuk a talajba. Ilyen módon a káros elemek forgalma egy nagyságrenddel csökkenthető, illetve a tápláléklánc terhelése mérsékelhető.

Állat. A fajonként eltérő elemfelvétel jelensége az állatvilágban is fennáll és a távolabbi jövőben védelmi szűrőként funkcionálhat. Belső genetikai szűrőt jelent, hogy a szennyezők elsősorban a vesében, kisebb részben a májban és a tüdőben halmozódnak fel. A fogyasztásra kerülő hús, tojás viszonylag védett és nagyságrenddel kevesebb szennyező elemet tartalmaz. A vesét (esetleg a májat és tüdőt) célszerű lesz hulladékként kezelni szennyezett vidékeken. A tejbe a káros elemek könnyebben bejutnak, a tej állandó ellenőrzést igényel a fogyasztó védelmében. Közlekedési utak mentén, szennyezett ipari körzetekben tejelő tehenek legeltetését kerülni kell.

Ember. Mivel a korral nő egyes szennyező elemek (főként a kadmium) beépülése az állati szervekbe, előnyben kell részesíteni a fiatal állatok fogyasztását. A dohányzással jelentős mennyiségű kadmium, ólom és más nehézfém kerül a tüdőbe, így nőhet a káros terhelése. Közlekedési utak mellett, városi és szennyezett ipari vidékeken kerülni kell olyan házikertek létesítését, ahol közvetlen fogyasztásra gyümölcsöt és zöldséget termelnek. A toxikus elemek talajbani mobilitását, valamint a növényi, állati és emberi szervezetbe való bejutását (felvételét, felszívódását) gátolják olyan "védő" elemek, mint a kalcium, magnézium, foszfor, kálium. Az egész táplálékláncban biztosítani kell a kiegyensúlyozott kalcium-, magnézium-, foszfor-ellátást, mely kémiai mechanizmus útján megvéd az extrém dúsulásoktól.

Vizsgált közeg	Se-szennyezés		Mo-szennyezés		Cd-szennyezés
Vizsgált közeg	0	30	0	30	0	30

	A szántott rétegben talált
Talaj	0,1	7	0,1	20	0,1	27

	A termett sárgarépa gyökérben talált
Takarmány	1,0	36	0,5	39	0,1	2,3

	Az etetési kísérlet végén a nyúl szervekben, exkrétumban talált
Vese	1,7	65	1,3	1,9	0,1	0,7
Máj + epe	4,1	39	0,8	3,5	1,1	2,6
Herék	1,0	22	0,2	0,7	<0,1	<0,1
Szív	0,6	19	0,1	1,2	<0,1	<0,1
Tüdő	0,7	15	<0,1	1,2	<0,1	<0,1
Lép	2,0	15	<0,1	1,1	<0,1	<0,1
Izom	1,3	14	<0,1	0,4	<0,1	<0,1
Csont	<0,1	3	<0,1	1,2	<0,1	<0,1
Szőr	1,4	3	<0,1	0,4	<0,1	<0,1
Zsírszövet	<0,1	1	<0,1	0,1	<0,1	<0,1

Bélsár	<0,1	12	0,4	25,3	0,5	9,1
Vizelet	0,1	3	0,4	6,6	<0,1	<0,1

Átlag	1,1	18	0,3	3,6	0,1	1,0

Folyamatosan ellenőrizni kell a hazai talajok, növények (takarmányok, élelmiszerek), állati termékek összetételét és ha szükséges, megakadályozni a szennyezett termékek forgalomba hozatalát. Nem elégséges a végterméket ellenőrizni, a gazdálkodás egészét, a technológiai láncszemeket is szabályozni kell. Ehhez megfelelő ismeretekre, hazai kutatási háttérre, határértékekre, szaktanácsadásra van szükség. Végső soron a szennyező forrásokat kell felszámolni, mint amilyen például az ólmozott benzin árusítása, az ipari üzemek légszennyező tevékenysége, az ipari/kommunális/mezőgazdasági szennyvizek és szennyvíziszapok ellenőrizetlen kibocsátása, a szakszerűtlen trágyázás és növényvédelem gyakorlata.