Határon átnyúló PTE szennyeződés modellezése és kockázatelemzése a fenntartható talajművelés, az élelmiszerbiztonság és a természetes folyóvízi élőhelyek védelme érdekében a Dráva ártér példáján
Határon átnyúló PTE szennyeződés modellezése és kockázatelemzése a fenntartható talajművelés, az élelmiszerbiztonság és a természetes folyóvízi élőhelyek védelme érdekében a Dráva ártér példáján
Angol cím
Trans-boundary PTE contamination modelling and risk assessment for sustainable soil management, food safety and natural riverine habitat protection in the Drava River floodplain
geochemistry, spatial modelling, decision support, toxic element mobility
megadott besorolás
Agrokémia (Komplex Környezettudományi Kollégium)
100 %
zsűri
Komplex agrártudomány
Kutatóhely
Élelmiszerminőségi, -biztonsági és Táplálkozástudományi Intézet (Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem)
résztvevők
Bartha András Daood Hussein Hajagos Anikó Halász Gábor Endre Heltai György Kocsis Tamás Mayer Zoltán Posta Katalin Szabó Katalin Zsuzsanna Szlepák Emőke
projekt kezdete
2016-04-01
projekt vége
2020-12-31
aktuális összeg (MFt)
29.192
FTE (kutatóév egyenérték)
14.80
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. A 3 éves szlovén-magyar bilaterális projekt célja korszerű vizsgálati módszerek alkalmazása, úgy mint térbeli geokémiai modellezés, talaj és növényminták laboratóriumi kémiai és fázisanalízise a folyóvízi árterek potenciális toxikus elemtartalom (PTE) eloszlásának, dinamikájának és az élelmiszernövényekre és mikroorganizmusokra gyakorolt hatásának leírására, továbbá a modellek fejlesztése, tesztelése és ellenőrzése. A kutatás tudományosan megalapozott eredményekkel szolgál a természetes erőforrások, köztük kiemelten a mezőgazdasági területek és a sebezhető folyami élőhelyek környezeti minőségbiztosításához és fenntartható felhasználásához. Az alaphipotézis szerint a terepi és laboratóriumi vizsgálatokat térbeli geokémiai modellezéssel kiegészítve az alapvető talaj-növény relációk PTE dinamikájának jobb megértését teszik lehetővé, amely alapvető jelentőségű a szennyeződések kockázatbecsléséhez. A projekt céljai: 1) Dráva ártéri talajok és üledékek korszerű geokémiai modellezése, magában foglalva a minták kémiai és szilárd fázis laboratóriumi vizsgálatokat, 2) terepi mérések a receptor területeken, 3) laboratóriumi kísérletek a talajok és üledékek PTE mobilitásának meghatározására, 4) tájmetria modellezés, és 5) korszerű élelmiszer-biztonsági vizsgálatok a mezőgazdasági és ökológiai növényi és mikrobiológiai toxikus elemfelvétel jellemzésének céljából. További cél egy nemzetközi színvonalú kutatócsoport létrehozása. A projektrésztvevők határozott célja hozzájárulni az ICPDR Duna Régió vízkormányzási tevékenységéhez. A projekt elkötelezett célja létrejött tudás hatékony eljuttatása a tudományos kutatókhoz, hallgatókhoz, cégekhez, valamint a helyi és regionális hatóságokhoz.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Mi a 3D térbeli eloszlása a PTE szennyezőknek az ártéri üledékekben, talajokban és az élelmiszer és vad növényekben? Van-e kapcsolat az üledékek és talajok szilárd fázisainak (agyagok, OM, Fe-oxidok vagy antropogén szemcsék) eloszlása és a szennyeződések eloszlása között? Van-e kapcsolat a PTE elemek mobilitása és térbeli eloszlása között? Van-e kapcsolat a PTE eloszlások és a területhasználat illetve a hidromorfológia viszonyok között? Lehet-e ezeket a kapcsolatokat modellezni korszerű geokémiai modellekkel, mint pl. mesterséges intelligencia módszerekkel? Lehet-e a növényi PTE felvételt modellezni és előrejelezni a mért paraméterek alapján? Mi a hatása a PTE szennyezésnek a talaj mikroorganizmusaira (AMF, baktérium)? Hogyan befolyásolja a PTE szennyeződés a talaj enzim aktivitást a C, N és P ciklusokkal összefüggésben? Mit tanulhatunk az eltemetett múltbeli szennyeződések vizsgálatából a klímaváltozás hatásainak tekintetében?
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! A projekt nemzetközi jelentősége nyilvánvaló az említett ENSZ Globális prioritásokból, az EU H2020 Klíma és Környezet Akciótervéből és a Duna Egyezmény (ICPDR) prioritásaiból, mely a klímaváltozást és kacsolódó szennyeződés eloszlást első helyre teszi. A Duna-medencében ez különösen fontos, mert a térség valójában egy nagy termékeny terület, mely vizet és üledéket fogad be a határon átnyúló Kárpáti vízgyűjtőkből. A projekt tudományos jelentősége a terepi mérések, kémiai és ásványtani vizsgálatok, mobilitás tesztek, növény- és mikrobiológiai vizsgalatok és korszerű modellezési eljárások újszerű kombinációjában rejlik, valamint a a kémiai és ásványtani paramtérek együttes térképezésében, ideértve a növények PTE térképezését is; a geokémiai térképek és növény PTE tartalom térbeli analízise az élelmiszer-biztonsági vizsgálatok érdekében; újszerű kockázati térkép készítése a Dráva árterére, mely minta lehet hasonló területek számára a Duna-medencében.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. A bilaterális szlovén-magyar projekt célja az érzékeny folyóvízi ártéri mezőgazdasági területek és természetes élőhelyek potenciálisan toxikus elemekkel (PTE) való szennyeződésének újszerű modellekre alapuló kockázatbecslése. A projekt gyakorlati eredménye olyan GIS-alapú szennyezési térképek létrehozása, amelyek felhasználhatók a döntéshozásban a határ menti Dráva ártéri terület környezeti minősége javításában és ezáltal az ott élők életminőségének növelésében.
angol összefoglaló
Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. The objective of the three-year Slovenian-Hungarian Joint Project is to develop, test and verify a novel combination of state-of-the-art spatial geochemical models, laboratory chemical and phase analyses and various tests of field-collected soil samples and plant samples, in order to understand the processes defining the distribution, dynamics and influence of PTEs (potentially toxic elements) on food plants in floodplains to provide well-based scientific research support to the sustainable management of natural resources including agricultural lands and sensitive riverine habitats. The hypothesis is that by means of proper field and lab experiments combined with spatial geochemical models a better understanding can be obtain on the fundamental ‘soil-plant system’ controlling PTEs dynamics with respect to contamination risk assessment. This is achieved by (1) the novel geochemical mapping of soils and sediments in the Drava floodplain, including lab analysis of samples for chemistry and solid phases, (2) novel field observations at the receptor agricultural floodplain areas, (3) laboratory experiments to assess toxic element mobility in soils and sediments, (4) advanced landscape metrics modelling, and (5) state-of-the-art agricultural and ecosystem plant toxic element uptake and microbiological analysis for food security. Establishment of a sustainable research group of international significance is an objective. A special view is put on contribution to ICPDR Danube Basin management activities. The project is committed to transfer the generated knowledge to researchers, students and companies, local and regional authorities and to the public.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. What is the 3D spatial distribution of PTEs contamination in floodplain sediments and soils and in the food and habitat plants growing there?’; ‘Is there a link between distribution of sediment and soil solid phases such as clays, organic matter, iron oxy-hydroxides or anthropogene particles and contamination distribution?’; ‘Is there a link between mobility of PTEs and the distribution of sediment and soil solid phases?’; ‘Is there a link between PTEs distribution and mobility and land use and hydromorphic patterns?; ‘Can these links be modelled with advanced geochemical modelling techniques such as artificial intelligence methods?’; ‘Can plant PTE uptake modelled and predicted by these environmental paramters?’; What is the effect of PTE contamination on soil microorganisms? ‘What can we learn from past buried contamination history for the assessment of contamination dynamics possibly induced by climate change such as flooding conditions? What is the effect of metal contaminated soils on the microbial community (AMF, bacterium)? How influence metal contaminated soils some enzyme activities measuring in soil connecting with C, N, P cycles?
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. The international significance of the project is evident from the previously mentioned UN Global priorities, the EUHorizon2020 Climate and Environment Action, and the Danube Convention (ICPDR) priorities setting Climate Change impacts such as floods and associated contamination distribution top in the agenda. This is particularly important in the Danube Basin being mostly a large fertile land receiving water and sediments from the up-stream trans-boundary water supply of the Carpathians. The scientific significance lies in the unique approach combining field measurement, chemical and mineralogical analyses, mobility tests, plant and microbiological analyses and advanced empirical modelling methods; the parallel mapping of chemical and mineralogical composition, in addition to plant composition; geochemical maps vs. plant uptake spatial pattern analysis supported by detailed lab experiments for food security; novel harmonised contamination risk maps in the Drava floodplain region that act as example for other similar floodplains in the Danube Basin.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. The bilateral project developes novel methods for the spatial risk assessment of the contamination in the dynamic and vulnerable agricultural lands and natural habitats in flood plains. Specifically, we will deliver GIS based decision support contamination maps that can be used to improve the environmental quality and the living standards of people in the trans-boundary Drava floodplain region.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A 3 éves kétoldalú szlovén – magyar projekt 4 ISC publikációt (IF 3.57, 3.35, 0.73) valamint 8 további publikációt eredményezett, 13 nemzetközi és 5 hazai konferencia-előadást tartott, 3 tézist készített: 1 BSc, 1 MSc és 1 PhD tézis (PhD folyamatban van), és egy EU Interreg projektet illetve 3 Stipendiump Hungaricum GPhD projektet szült. A projekt büszke arra, hogy számos fiatal kutató (lásd tézisek, publikációk, konferencia előadások) vont be a BSc szinttől a PhD és posztdok szintig. Három kiterjedt terepi megfigyelési kampányt hajtottak végre, melyeket intenzív geokémiai és mikrobiológiai laboratóriumi mérések és tesztek követtek. A projekt létrehozta a Drava ártér legrészletesebb térinformatikai adatbázisát és üledékgeokémiai adathalmazát. A projekt kutatási hangsúlya a PTE-k növényi felvételétől eltolódott az újszerű talaj-üledék mikrobiológiai vizsgálatok és a digitális térbeli és időbeli modellezés irányába, ahogy a kutatócsoport érdeklődése a legújabb kutatási trendeket követte. A kétoldalú projekt kiemelkedő lehetőséget nyújtott a nemzetközi kutatási együttműködés fejlesztésére Kínával, Vietnámmal, Kubával, és kiemelt figyelemmel a Duna-egyezmény országaival (ICPDR), a különféle ERASMUS-projektek mellett.
kutatási eredmények (angolul)
The 3 years Slovenian-Hungarian Bilateral project has delivered 4 ISC publications (IF 3.57, 3.35, 0.73), 8 other publications, an outstanding 13 international and 5 national conference presentations, 3 theses: 1 BSc, 1 MSc, and 1 PhD theses (PhD on-going), seeded in EU Interreg project and 3 Stipendium Hungaricum Grant PhD projects. The project is proud for promoting the involvement of several young researchers (see theses, publications, conference presentations) form the BSc to the PhD and post-doc levels. Three extensive field observation campaigns have been caried out, followed by intensive geochemistry and microbiology laboratory measurements and tests. The project has developed the most detailed GIS database and sediment geochemistry dataset for the Drava floodplain. The project research emphasis has been shifted from PTE plant uptake towards the novel soil-sediment microbial investigations and digital spatial and temporal modelling as the research group’s interest followed the most current research trends. The bilateral project has provided an outstanding opportunity for international research cooperation development with China, Vietnam, Cuba, and most notably with the Danube Convention Countries (ICPDR), in addition to various ERASMUS projects.
Gyozo Jordan, Silvana Beltran Torres: Multi-scale temporal patterns in soil radon gas data series, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 2020
Silvana Beltrán Torres, Attila Petrik, Katalin Zsuzsanna Szabó, Gyozo Jordand, Jun Yao, Csaba Szabó: Spatial relationship between the field-measured ambient gamma dose equivalent rate and geological conditions in a granitic area, Velence Hills, Hungary: An application of digital spatial analysis methods, Journal of Environmental Radioactivity, 2018
Gyozo Jordan, Attila Petrik, Benedetto De Vivo, Stefano Albanese, Alecos Demetriades, Martiya Sadeghi, The GEMAS Project Team: GEMAS: Spatial analysis of the Ni distribution on a continental-scale using digital image processing techniques on European agricultural soil data, Journal of Geochemical Exploration, 2018
Attila Petrik, Gyozo Jordan: Systematic digital terrain model construction and Model verification with multi-source field data. Morphotectonic analysis in the villany hills and its Surroundings, sw hungary, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 2017
Projekt eseményei
2019-04-26 14:06:45
Résztvevők változása
2018-08-30 11:32:06
Résztvevők változása
2018-01-05 11:45:17
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Kémia és Biokémia Tanszék (Szent István Egyetem), Új kutatóhely: Alkalmazott Kémia Tanszék (Szent István Egyetem).
