A Környezeti Ásványtan Kutatócsoport változatos kutatási témákkal foglalkozik:

• • • tavi karbonát- és foszfátképződéssel,
    • bioásványok jellegzetes tulajdonságaival,
    • légköri aeroszol részecskékkel.

Az alábbi lista ízelítőt ad a témáinkból, az eredményeink a Publikációk lapon láthatók.

Tavi karbonátok és foszfátok jellemzői és képződése

Elsősorban a Balaton üledékképződését vizsgáljuk, de a téma kiegészült a Fertő-tavi karbonátképződés vizsgálatával. Az ásványtani jellegű alapkutatás új ismereteket eredményezett a karbonátok heterogén nukleációjával és a tavi dolomitképződéssel kapcsolatban, és a munkának ökológiai és vízgazdálkodási vonzatai is vannak. Az alábbi résztémákra bontható tevékenységünk:

• Agyagásványok szerepe a karbonát- és foszfátásványok kiválásában. Automata titrálóval karbonátos oldatba Ca-tartalmú oldatot adagolva és az oldatot Ca-szelektív elektródával mérve meghatározható a nukleáció pillanata, összehasonlíthatók a különböző agyagos és homogén rendszerek, és TEM-mel vizsgálhatók a kivált anyagok közti különbségek, illetve a fázisátalakulások az amorf kalcium-karbonát (ACC), vaterit, aragonit is kalcit között. A kutatás újabban a foszfátok kiválására is kiterjed. 

•  Mg-dús karbonátok éghajlatjelző szerepe a Balaton üledékében. A témát Magyari Enikő (ELTE) kezdeményezte: a Szemesi-öbölben 2017 janurjában vett fúrásmintában két Mg-dús szint van, amely valószínűleg erősen bepárlódott vízre, azaz száraz, meleg időszakra utal. Ezekben a szintekben az uralkodó ásvány a protodolomit, melynek nanoszerkezetében dolomitszerűen rendezett és kalcitszerűen rendezetlen domének váltakoznak. Az eredmények alapvető kérdéseket feszegetnek az oldatból történő kristályképződéssel és a kationok szilárd fázisú rendeződésével kapcsolatban.

• Foszfor a karbonátos tavi üledékekben. Ezt a témát a Balaton 2019. augusztusi algavirágzása inspirálta. A meglévő mintáinkban jelenleg keressük a foszfort – elvileg karbonátokhoz és vas-oxidokhoz kötődik, de eddigi vizsgálataink másra utalnak. A tavi üledékek vizsgálatán túl többféle laboratóriumi kísérletet végzünk annak meghatározására, milyen ásványokhoz és hogyan kötődik a foszfor, és milyen körülmények között tud felszabadulni. 

• Mikroorganizmusok polifoszfát zárványainak összetétele és szerepe a tavi foszfor forgalomban. TEM méréseink alapján algavirágzáskor gyűjtött mintáinkban feltűnően sok polifoszfát zárványt tartalmaztak a különféle algák. Ugyanakkor az üledékben is találtunk hasonló méretű és összetételű foszfát szemcséket. Célunk a biogén és üledékes foszforgazdag szemcsék közötti kapcsolat kiderítése, esetleges szerepük tisztázása. Ennek érdekében mind tavi mintákat, mind tenyészetben, szabályozott körülmények között képződő biogén polifoszfátot vizsgálunk.  A munkában Istvánovics Vera (BME), Somogyi Boglárka és Kovács Attila (BLKI) segítségére támaszkodunk.

Bioásványok szerkezete, képződése

• Balatoni kagylóhéjak potenciális visszaoldódása. A Dreissena kagylók két invazív faja népesíti be a Balaton aljzatát. Az aragonit héjú kagylók tömeges jelenléte ellenére sem fedezhető fel aragonit az üledékben, ami felveti a a kagylóhéjak visszaoldódásának lehetőségét. Terepi, kihelyezett mintákon (Balogh Csilla, BLKI Tihany irányításával) és laboratóriumi oldási kísérletekben vizsgáljuk , oldódnak-e, és hogyan a kagylóhéjak. A témának a CO₂-megkötés és a tavi ökológia szempontjából is van relevanciája.

• Kagylóhéjak és otolitok (a halak "hallócsontjai") nanoszerkezete. A fenti témából ágazott le ez a feladat. Kiderült, hogy tömegesen ikerhatárok, valamint helyenként szuperszerkezetek jellemzők a kagylóhéjak aragonit szerkezetére. A kristályhibák pontos leírása, esetleges élettani(?) funkciójának felderítése a cél.  Az otolitokban szintén az aragonit szerkezetétől idegen jellegzetességeket figyeltünk meg, ezek értékelése a cél. Az aragonit szerkezetével kapcsolatos kristálytani projektben együttműködő partnereink Aleksander Recnik és Vesna Ribic (Jozef Stefan Intézet, Ljubljana), Pavel Gavryushkov (Novoszibirszk) és Németh Péter (CsFK, Budapest).

• Mágneses baktériumban képződő, különleges morfológiájú (lövedék alakú) magnetit nanokristályok vizsgálata. A szokatlan morfológiájú kristályokat ugyan intenzíven vizsgálták eddig is, mégsem teljesen ismert, hogy felszínüket kristálylapok vagy görbült felületek alkotják, és növekedésük mechanizmusa sem ismert. Tavi üledékekből gyűjtött sejtekben STEM elektrontomográfia alkalmazásával vizsgáljuk a kristályok morfológiáját, és ez alapján próbáljuk megérteni a különleges kristályalakot létrehozó biológiai szabályozást. 

• Mágneses baktériumok polifoszfát zárványainak vizsgálata. Egyes coccus baktériumok óriási polifoszfát zárványokat hoznak létre, amelyek szinte az egész sejttérfogatot kitöltik. Felmerül, hogy ezeknek a baktériumoknak szerepe lehet az anaerob körülmények között tapasztalt foszfor-felszabaduláshoz. Jelenleg a Balaton üledékéből próbálunk ilyen baktériumokat izolálni. 

• Ásványképződés mágneses baktériumok genetikailag módosított változataiban. Ebben a munkában külföldi együttműködő partnereink (Damien Faivre, Yeseul Park (CEA Cadarache, France) és Dirk Schüler, Marina Dziuba (U. Bayreuth)) számára végzünk TEM méréseket és kristálytani-kristálykémiai értékelést. Vas-réz-szulfidot kiválasztó és magnetitet kiválasztó sejteket egyaránt vizsgálunk, továbbá olyan nem-mágneses baktériumok ásványképzését, amelyek genomjába a mágneses baktériumokból származó "genom szigetet" ültettek át.

• Szelén és arzén mikrobiális kiválasztása. A témában Lucian Staicu (Varsói Egyetem) munkáját segítjük TEM elemzésekkel. A Shewanella baktérium egy törzse mind elemi szelén, mind arzén-szulfid szilárd részecskéket választ ki. Mikrobiológiai kísérletek termékeiben vizsgáljuk ezek összetételét és szerkezetét. 

Egyedi légköri aeroszol részecskék vizsgálata

• Mágneses aeroszol részecskék eredete és tulajdonságai. A városi levegőből mágnesesen szeparált részecskéket, kipufogógázból és fékezésből származó, szintén mágnessel elválasztott részecskéket, valamint reszuszpendált por mágneses frakcióját hasonlítjuk össze. A téma jelentőségét a mágneses részecskék feltételezett egészségügyi hatásai adják. 

• Háztartási hulladék égetéséből származó aeroszol részecskék tulajdonságai. A PE Levegőkémiai Kutatócsoport munkatársai (Hoffer András, Tóth Ádám) által végzett szabályzott égetésekből származó mintákat vizsgáljuk és jellemezzük, annak érdekében, hogy az adott üzemanyagra jellemző fizikai és kémiai tulajdonságú, marker részecskéket találjunk.