Mikroműanyagok a talajban, talajvízben felhagyott fóliasátras művelésű mezőgazdasági területeken (Kutatók:Ibrahim Saadu, Farsang Andrea)

Megjelent anyagok:

1. Andrea, Farsang ; Ibrahim, Sa’adu: Microplastics in the soil profile and groundwater of greenhouse farmlands of Southeast-Hungary (2022) Geobalcanica : 8th International Scientific Conference),
2. I. Saadu, A. Farsang (2022):GREENHOUSE FARMING AS A SOURCE OF MACROPLASTIC AND MICROPLASTICS CONTAMINATION IN AGRICULTURAL SOILS: A
CASE STUDY FROM SOUTHEAST- HUNGARY, Agrokémia és talajtan in press),
3. Ibrahim, Sa’adu ; Andrea, Farsang: An economic method of microplastic separation, extraction and identification in agricultural soils In: Alapi, Tünde; Berkecz, Róbert; Ilisz, István (szerk.) Proceedings of the 27th International Symposium on Analytical and Environmental Problems University of Szeged (2021) 375 p. pp. 24-28.

Mezőgazdaságilag hasznosított területekre kijuttatott nanorészecskék környezeti viselkedése és potenciális kockázatai, a nanorészecskék tulajdonságainak változása talajkivonatokban (Kutatók: Farsang Andrea, Solymos Karolina, Babcsányi Izabella, Papp Zsolt)

Megjelent anyagok:

1. Solymos, Karolina ; Ariya, Badam ; Babcsányi, Izabella ; Farsang, Andrea ; Pap, Zsolt: Investigating the behavior and catalytic activity of TiO2 nanomaterials in soil extracts In: European Geosciences Union General Assembly 2022: Conference Abstracts (2022) Paper: EGU22-11191
2. Solymos, Karolina ; Babcsányi, Izabella ; Pap, Zsolt ; Farsang, Andrea Assessing the behavior and environmental risks of engineered metallic nanomaterials in agricultural soils In: Kövics, György; Tarcali, Gábor 25-26. Tiszántúli Növényvédelmi Fórum 9th International Plant Protection Symposium at University of Debrecen
3. Solymos, Karolina ; Babcsányi, Izabella ; Farsang, Andrea: Mezőgazdaságilag hasznosított területekre kijuttatott nanorészecskék környezeti viselkedése és potenciális kockázatai In: Karátson, Dávid; Nagy, Balázs (szerk.) X. Magyar Földrajzi Konferencia = 10th Hungarian Geographical Conference : absztraktkötet

Vízerózió hatása a talaj szervanyag-, tápanyag- és elemátrendeződési folyamataira. A talajerózió hatásának vizsgálata a szőlőültetvények talajának mikroelemtartalmára és a szőlőtőkék tápanyagellátottságára

Kisvízgyűjtő szinten a tápanyag (makro- és mikroelemek) mozgási törvényszerűségek feltárása több szempontból hasznos: segítséget jelent a területi tervezésben, az erózió szempontjából optimális területhasználat és művelési módok meghatározásában. A precíziós mezőgazdaság elterjedésével, a megfelelő mennyiségű tápanyag kijuttatásához inputként szolgáló statikus tápanyag térképek mellett „dinamikus adatként” a feltalaj tápanyag tartamának elmozdulását mutató térképek is bevonhatók a tervezésbe. Ezt segítendő kidolgoztuk az egyes csapadékeseményekhez tartozó elemelmozdulás térképek (mg/m²) készítésének módszertanát, mely térképek a vízgyűjtőre csapadékeseményenként számolt nettó erózió (kg/m²), a kiindulási tápanyag eloszlási térkép (mg/kg), valamint a mintaparcellán számolt feldúsulási faktorok segítségével készíthetők. Ezen térképeket figyelembe véve a környezeti szempontból érzékeny mezőgazdasági területeken a tápanyagpótlást a csapadék eseményekhez köthető felszíni tápanyag átrendeződési tendenciák figyelembevételével lehet tervezni. A kidolgozott eljárás segítségével számszerűsíthető a csapadékeseményhez kötődő makro- és mikroelem elmozdulás nagyságrendje, meghatározható a tápanyag-veszteségnek leginkább kitett területrészek, valamint az akkumulációs zónák, melyeket a környezetkímélő tápanyag gazdálkodásban is figyelembe kell venni.

Talajerózió és az elemelmozdulás modellezés lépései az E3D modell segítségével

A réz, a cink, a bór, a vas és a mangán fontos mikrotápanyagok a növények számára. Azonban a hosszútávú használatuk gombaölő szerek és lombtrágyák hatóanyagaiként, azok feldúsulását idézheti elő a szőlőültetvények feltalajában. A 19. század végétől használunk európai borvidékeken rézbázisú növényvédő szereket a szőlők gomás megbetegedései ellen. A réztartalmú növényvédő szerek hosszútávú használata a réz feldúsulásához vezetett a borvidékek feltalajaiban. A réz esszenciális mikroelem, amelyre a legtöbb élőlénynek szüksége van, azonban feldúsulása a talajban ökotoxikológiai problémát idézhet elő. Másfelől, a szőlőművelés fenntarthatóságának elemzésekor feltétlen szükséges vizsgálni a növények megfelelő fejlődéséhez elengedhetetlen mikroelemek jelenlétét a talajban. A cink, a bór, a vas és a mangán kényes mikroelemek, mert hiányuk gyakran jelent problémát művelés alatt álló területeken, különösképpen bázikus és homokos talajokban.

A szőlőművelés az egyik leginkább talajerózióra hajlamosító talajhasználat. A talajerózió a magyar borvidékeken is problémát jelent. Ezért fontos meghatározni a talajerózió mértékét a szőlőültetvényekben és felmérni annak hatását a talaj mikroelem-forgalmára nézve. A réz, cink, vas és mangán mikroelemek a feltalajhoz képest általában nagyobb koncentrációban vannak jelen a termőterületekről elszállított üledékekben, míg a bór-koncentrációt eddig csak elvétve vizsgálták erodált üledékekben. Fontos tanulmányozni a jelenlegi mértékét a (fél)fémek elszállítódásának a termőtalajokból, hogy jobban megértsük a talajgazdálkodás kihívásait a jövőre nézve.

Egy jelenleg folyó (2019-2021) terepi kísérletünk során két Tokaj-hegyaljai szőlőültetvényen és a Pécsi Tudományegyetem Földrajzi és Földtudományi Intézet munkatársaival együttműködve egy villányi szőlőültetvényen vizsgáljunk a mikroelemek dúsulását a feltalajban és a vízerózió által elmozgatott üledékekben. Üledékcsapdákban gyűjtjük a csapadékesemények alatt elmozdult üledékmintákat, továbbá a mintaterületekre kihelyezett talajszondák által gyűjtjük a talajba leszivárgó vizeket. Vizsgáljuk az üledék- és vízminták minőségét, különös tekintettek a mikroelem-koncentrációk változásaira a csapadékintenzitás és a permetezések függvényében. Levélanalízissel és távérzékeléssel (vegetációs indexekkel) mérjük fel a szőlők tápanyagellátottságát a lejtőviszonyok és a talajminőség függvényében.

Belvizek és elvezetésük hatása a talajtermékenységre, a többletvizek hasznosítási lehetőségei

Napjainkban a globális klímaváltozás következtében egyre gyakoribbakká válnak az egymást követő szélsőséges időjárás események, ezzel együtt a vízhiányos és víztöbbletes időszakok is. A belvizes időszak víztöbbletével célszerűbb lenne okosan gazdálkodni az egyre gyakoribbá váló nyári aszály enyhítésére, a napjainkban általánosan alkalmazott elvezető-védekező gyakorlat helyett/mellett. Egyre többen vizsgálják a belvízkezelés/hasznosítás/gazdálkodás alternatív formáit, a talaj növelhető tározókapacitásának lehetőségeiként, vagy akár a felszíni tározás (vonalas vízilétesítményekben, ideiglenes vagy állandó belvíztározókban) és az öntözéses hasznosítás (pl. kelesztő öntözés) lehetőségeit. A Víz Keretirányelv szellemében készülő 3. Vízgyűjtő Gazdálkodási Tervek alapelveit rögzítő „Jelentős Vízgazdálkodási Kérdések” c. dokumentum külön fejezetben foglalkozik a vízvisszatartás kérdésével. Az elvezetés kontra vízvisszatartás mennyiségi kérdése mellett számos minőségi kérdés is felvetődik: Mennyi hasznos tápanyagot (N, P, K) vezetünk el a belvízzel? Mennyi szerves anyag távozik a szántóföldekről a belvízelvezetés által? Milyen mértékben terheli ez az egyébként hasznos tápanyagkészlet a csatornahálózatot, illetve a befogadó vízminőségét? Ugyanakkor érdemes a vízvisszatartás esetén is megvizsgálni a vízminőségi kérdéseket: Hogyan változik a belvíz minősége a vízborítás időtartamának függvényében? Milyen tényezők befolyásoló hatása a legerősebb, hogyan hatnak egymásra (hőmérséklet, szél, fizikai féleség, területhasználat, tápanyagok stb.)? Hogyan alakul a növények számára felvehető tápanyagkészlet? Milyen korlátozó tényezői vannak a vízhasznosításnak (pl. sótartalom, szermaradványok)? Összességében alkalmas-e öntözésre a belvíz? Milyen agrotechnikai beavatkozások szükségesek az összegyülekező belvizek öntözésre alkalmas minőségi követelményrendszerének teljesítéséhez?

Mobil szélcsatorna berendezésre alapozott terepi eljárás kidolgozása és csapdázó eszköz fejlesztése a szélerózió okozta talajelmozdulás mérésére

A 2015-19 között zajló OTKA K kutatásunk egyik eredményeként kifejlesztettünk egy a széleróziós események talajelmozdulásának számszerűsítésére alkalmas szediment csapdázó berendezést. A WAST (WetActiveSedimentTrap) egy általunk kifejlesztett, szabadalmi oltalmat kapott horizontális aktív csapda, mely különböző magasságokban mintáz, izokinetikus, nedves csapdázó. A terepi szélcsatorna, a szélút alá helyezett terepi platform mérleg, valamint a szélcsatorna kivezető nyílásába helyezett három magasságban mintázó WAST csapdázók együttes alkalmazásával a szélesemények hatására bekövetkező talajveszteség az eddigieknél sokkal pontosabban és hatékonyabban becsülhető. Az eljárás, ill. az ennek keretében kifejlesztett csapdázó berendezés P1400292/29 iktatószámmal szabadalmaztatási oltalmat kapott (2019. október 7.) a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalnál (SZTNH). Az eljárás szabadalmaztatását a Szegedi Tudományegyetem Tudományos Tanácsa támogatta.

Szélerózió hatása a talaj szerkezetére, szervanyag- és elemátrendeződési folyamataira

A talajok agronómiai szerkezete nagymértékben befolyásolja többek között az éghajlati változás okozta stressz-hatások talajtani következményeinek mérséklését, illetve azok súlyosbodását. A szélsőségessé váló időjárási helyzetek ráirányították a figyelmet arra, hogy a helytelenül alkalmazott művelési eljárások, eszközök, ill. a csernozjom talajaink túlhasználata módosíthatja a talajszerkezetet, melynek egyik megjelenési formája a talaj felszíni rétegének elporosodása.

Magyarország dél-alföldi csernozjom talajú területeit in situ körülmények között mobil szélcsatornával kvantifikáltuk. Meghatároztuk a különböző szélesemények által okozott talajveszteség mértékét, a feltalaj agronómiai szerkezetében bekövetkező változásokat, valamint az ezzel együtt járó humusz- és tápanyag-áthalmozás nagyságrendjét.

Szélcsatorna (részei: 1. turbina, 2. laminátor, 3. szélcsatorna elemek, 4. szedimenttálca, 5. szélcsatorna kimeneti nyílása, csapdázók területe)

Talajdegradációs folyamatok szerepe a mezőgazdasági eredetű növényvédőszer maradványok diffúz terjedésében: mérés, modellezés, környezeti és humánegészségügyi kockázatok becslése

A klímaváltozás következtében fokozódik a kora tavaszi/őszi növényborítás-mentes száraz időszakban a síkvidéki mezőgazdasági területen a talajok defláció általi elhordása, nedves időszakokban a belvizek képződése majd elvezetése, a dombsági területeken pedig a heves esőzések következtében a vízerózió kialakulása. Mindhárom esetben a feltalaj elmozdulásával együtt a kihelyezett növényvédőszerek ill. ezek maradványai is elmozdulnak a területekről, melynek mechanizmusa a három esetben más és más, kutatásuk kiemelt fontosságú mind környezeti, mind pedig humánegészségügyi szempontból.
Célkitűzésünk a három talajdegradációs folyamat hatását vizsgálni a kijuttatott növényvédőszerek és maradványaik, valamint a makro- és mikroelemek horizontális átrendeződésében, ezen folyamatok off-site hatásainak számszerűsítése, térbeli terjedésének modellezése, tekintettel a környezeti és humánegészségügyi kockázatokra. Kutatásunk során dél-alföldi mezőgazdasági területek különböző talajtípusain végezzük száraz időszakokra vonatkozóan terepi szélcsatornás kísérleteket, a mezőgazdasági eredetű szálló porokkal távozó növényvédőszer-maradványokra, valamint makro- és mikroelemekre vonatkozóan, párhuzamos települési padláspor és szállópor mérésekkel kiegészítve. A kapott adatok alapján RAPTOR modell segítségével lokális skálán szimuláljuk a mezőgazdasági eredetű por- és peszticid terhelés terjedését az alföldi városokban. Csapadékbő időszakokban dél-alföldi belvizes térszíneken a belvízelvezetés kapcsán, valamint Tokaj térségében vízerózióval a területről elmozduló peszticideket és származékaikat mérjük, különös tekintettel ennek környezeti (felszíni és felszín alatti víz) vonatkozásaira.

Nehézfém- és peszticid-analízisek padláspor mintákban települési háttérszennyezés modellezésére

A levegőben lévő részecskék/por számos természetes forrásból és antropogén tevékenységből származhatnak (vulkanizmus, erdőtüzek, szélerózió, mezőgazdaság, ipari tevékenység stb.) Ezen részecskék közül sok olyan szennyező anyagokat is tartalmaz, mint például nehézfémek, peszticidek, szerves és szervetlen vegyületek komplex elegyei. A légköri por kétségtelenül hozzájárul a háztartásokban lerakódott porokhoz, hiszen szellőzőnyílásokon, ajtókon, nyitott ablakokon keresztül behatol az otthonokba. Mivel egy tipikus lakos az ideje 90%-át otthonában tölti, a háztartásokban lerakódott por felhasználható arra, hogy felmérjük az emberek különböző szennyező anyagoknak való kitettségét, ideértve a házon kívülről származó szennyező anyagokat is. A házi porban található szennyezőanyagok jelentős expozíció forrása a lakosság, különösen a gyermekek számára. A legújabb tanulmányok a háztartási porokban mérik a különféle elemek és növényvédő szerek koncentrációját. A szennyezettség térbeli eloszlását a levegőben ezen porminták segítségével tudjuk térképezni, mely alapján meghatározhatók a potenciális forrásterületek is. A tetőtéri por hatékony és olcsó mintavételi közeg a hosszú távú légszennyezés és az esetlegesen kapcsolódó emberi egészségügyi kockázatok tanulmányozására és térképezésére.

Szennyvizek és szennyvíziszapok mezőgazdasági hasznosításának vizsgálata a talajok tápanyag-, szervesanyag- és fémtartalmára nézve, hatása a talaj CO₂ kibocsátására és mikrobiális aktivitására

Az elmúlt évtizedben hazánkban a szennyvízkezelés jelentős fejlesztéseken esett át: sok új tisztított szennyvíz kibocsátási pont jelent meg a felszíni vízrendszereken, illetve jelentős szennyvíziszap és komposzt keletkezik évente, melynek mezőgazdasági hasznosítása fontos kérdés. Jelenleg nem áll rendelkezésre információ arról, hogy a szennyvíz kibocsátások során milyen típusú, és milyen mennyiségű nehézfémterhelés éri a felszíni vizeket, illetve a kihelyezett szennyvíziszap és komposzt milyen mennyiségű többlet-terhelést jelent a nehézfémek tekintetében. A projekt kiválasztott mintaterületeken a kibocsátott szennyvizek és a szennyvíziszapok nehézfém-terheltségének vizsgálatát tűzi ki célul, melynek ismerete információt szolgáltat a hasznosítás kockázatainak pontosítására.

Kutatásunk fontos célja a szennyvíziszap mezőgazdasági kihelyezésének hatását vizsgálni a talaj CO2 forgalmára. Hogyan változtatja meg a szennyvíziszappal kijuttatott mikroba közösség a talaj szervesanyag lebontó, C raktározó funkcióit? Milyen különbségek figyelhetők meg ezeken a különböző talajtípusú ill. egyéb környezeti feltételekkel rendelkező kihelyező területeken? Hogyan befolyásolható ez a szennyvíziszap előkezelésével?

Városi talajok (kertek, játszóterek) nehézfém-szennyeződése, humánegészségügyi kockázatai

A városi területek intenzív növekedése és az ott zajló antropogén tevékenységek mérhetetlen fokozódása a városi talajok nagymértékű átalakulását és elszennyeződését is magával vonja. A toxikus és potenciálisan toxikus nehézfémek – tipikus városi szennyezőanyagként – nagy mennyiségben halmozódnak fel a városok talajában, ahol hosszú jelenlétükkel kell számolnunk perzisztens tulajdonságuknak köszönhetően, ami a városi lakosság egészségi állapotát is nagymértékben befolyásolhatja. A városi talajokból a nehézfémek közvetlen módon, a szennyezett porok inhalációjával, a talaj lenyelésével, vagy bőrön keresztül felszívódva, illetve közvetett módon, a szennyezett talajokon termett zöldségek és gyümölcsök elfogyasztása révén juthatnak az emberi szervezetbe. Ezért a városi talajok közül is kiemelt figyelmet érdemelnek a kerti talajok, melyek sajátos funkciója a zöldség- és gyümölcstermelés.