Phytooprensning af metaller

3. Eksperimentel afprøvning af phytoekstraktion

3.1 Lokaliteter og jordprøvetagning
3.1.1 Kauslunde, Middelfart Kommune, Fyns Amt
3.1.2 Kibæk, Ålskov Kommune, Ringkøbing Amt
3.1.3 Valbyparken, Københavns Kommune
3.1.4 Lobbæk, Aakirkeby, Bornholms Amt
3.2 Efterbehandling og karakterisering af jordprøver
3.3 Udvælgelse og indsamling af planter
3.3.1 Thlaspi caerulescens (alpepengeurt)
3.3.2 Brassica juncea (sareptasennep)
3.3.3 Salix burjatica "Germany" (pil)
3.3.4 Amaranthus retroflexus (opret amarant)
3.3.5 Agrostis capillaris (A. tenuis), (alm. hvene)
3.4 Vækstkammerforsøg med planter og forurenet jord
3.4.1 Såning og plantning
3.4.2 Klimakammerprogram
3.4.3 Gødskning og vanding
3.4.4 Høst af planter
3.5 Forbehandling og analyse af plantemateriale

3.1 Lokaliteter og jordprøvetagning

Den udvalgte lokalitet til afprøvning af phytooprensningsteknologien er registreret som affaldsdepot, reg. nr. 445-8, og beliggende på Hasserisvej 34, 5500 Middelfart, matrikelnumrene 8b, 8d, 8f og 8i, Gamborg By, Gamborg. Fyns Amt har i perioden 1992 til 1995 gennemført en forureningsundersøgelse af lokaliteten. Resultaterne af undersøgelsen er beskrevet i rapporten Fyns Amt (1995), der sammen med besigtigelse af og jordprøvetagning på lokaliteten udgør grundlaget for denne beskrivelse af lokaliteten.

Grunden er anvendt til træimprægneringsformål i perioden fra omkring år 1900 til 1971. Bortset fra en periode i midten af 1980’erne, hvor arealet blev anvendt som køreteknisk anlæg, har grunden siden 1971 ligget ubenyttet hen. Grunden anvendes dog i mindre omfang til rekreative formål, bl.a. knallertbane (Fyns Amt, 1995). Indtil midten af 1950’erne foregik imprægneringen af hovedsagelig telefon- og telegrafmaster ved bouccheriemetoden i det fri på ubefæstede arealer. Ved hjælp af tryk blev imprægneringsmidlet tilført rodenderne af de uafbarkede stammer, indtil væsken efter 1-2 uger var presset hele vejen igennem stammerne og dryppede ud af topenden. Ved bouccheriemetoden blev der primært anvendt kobber, arsen, fluorid og eventuelt dinitrophenol i imprægneringsmidlet (Fyns Amt, 1995). I nærheden af selve imprægneringspladsen har der været et pumpehus, hvorfra der gennem underjordiske rørledninger blev pumpet imprægneringsvæske ud til aftapningsstudse på pladsen. De imprægnerede stammer blev efterfølgende afbarket og barken midlertidigt deponeret på den sydlige del af grunden. Der ligger stadig bark fra denne periode i det sydvestlige hjørne af grunden. Forureningen ved denne metode er antagelig især forårsaget af afdrypning fra ender af stammer direkte på pladsen, udsivning fra rørsystemer og udvaskning fra bark og oplagring af imprægnerede stammer.

På grund af myndighedskrav blev bouccheriemetoden opgivet i midten af 1950’erne og erstattet af imprægnering ved saftfortrængningsmetoden. Denne metode blev anvendt indtil virksomhedens ophør i 1971 (Fyns Amt, 1995). Ved saftfortrængningsmetoden foregår imprægneringen i betonkar, hvor væsken ved vakuum over en periode på 4-6 dage suges ind i de afbarkede master. Ved denne metode er der især anvendt arsen, krom, flourid og i mindre grad kobber og eventuelt zink i imprægneringsvæsken. Når imprægneringen er færdig, tømmes betonkarrene for væske via et underjordisk rørsystem. Forureningen på grunden ved saftfortrængningsmetoden er sandsynligvis sket gennem spild fra imprægneringskar og afdrypningsplads samt udvaskning fra oplagringsplads.

Grundens samlede areal udgør ca. 2 ha, og på baggrund af den gennemførte forureningsundersøgelse (Fyns Amt, 1995) ses det, at stort set hele grunden er forurenet med arsen og kobber. Kun i det sydøstlige hjørne er der fundet spormetalniveauer, der ikke overstiger Fyns Amts kvalitetskriterier.

De højeste arsenindhold, med koncentrationer op til 1.300 mg As/kg TS, er fundet ved de kar, som blev anvendt til imprægnering ved saftfortrængningsmetoden. I det nordvestlige område af grunden er der ligeledes fundet meget høje arsenindhold med koncentrationer fra 500 til 1.000 mg As/kg TS. Dette område har været anvendt som afdrypnings- og lagerplads for imprægnerede stammer.

Kobberindholdet er højt på den centrale og nordlige del af lokaliteten. De højeste kobberindhold er fundet omkring de kar, som blev anvendt til imprægnering ved saftfortrængningsmetoden, og ved de områder, som blev anvendt til selve imprægneringsaktiviteterne ved bouccheriemetoden. I disse områder overstiger kobberindholdet typisk 2.000 mg/kg TS.

Uden for grunden er der fundet en betydelig arsenforurening på en mark mod øst, der grænser op til depotet. Her er der målt arsenindhold op til 3-400 mg/kg TS. Der er ligeledes fundet forhøjede arsen- og kobberindhold på baneterrænet nord for depotet.

Der er også fundet forhøjede indhold af krom på imprægneringsgrunden, men i forhold til indholdene af arsen og kobber er indholdene af krom relativt lave (Fyns Amt, 1995).

Med hensyn til den dybdemæssige fordeling af forureningen viser undersøgelsen fra 1995, at forureningen mange steder er nået ned i 1-2 meters dybde. I den sydlige del af lokaliteterne, der har været anvendt som barkdepot, er forureningen typisk nået ned i 0,5-1 meters dybde under terræn. Overslagsberegninger gennemført i Fyns Amt (1995) viser, at der er spildt ca. 10.000 kg arsen og ca. 55.000 kg kobber på grunden, hvoraf ca. 50% af såvel arsen- som kobbermængderne findes i den øverste meter af jordlagene.

Geologiske profiler udtaget på grunden viser generelt et muldlag i den øverste halve meter og herunder moræneler ned til 4-5 meter under terræn (m.u.t.). Herunder blev der i de fleste boringer (Fyns Amt, 1995) i området fundet vekslende aflejringer af moræneler og smeltevandsaflejringer af ler, silt og sand ned til 10-15 m.u.t. På den midterste del af imprægneringsgrunden er der udlagt ca. 30 cm grus.

De målte pH-værdier på grunden varierer fra 6 til 8,6 med en tendens til stigende pH-værdier med dybden.

På store dele af grunden er der konstateret misvækst af vegetationen og døde områder som følge af forureningen.

Den 3. december 1998 blev der udtaget to jordprøver, hver af en størrelse svarende til 12 kar à ca. 30 liter, dvs. ca. 360 liter.

Den første jordprøve, navngivet Kauslunde 1, blev udtaget over et areal på ca. 1 m² i en afstand af 37 m i sydlig retning målt fra det sydvestlige hjørne af betonkarret beliggende centralt i den nordlige ende af lokaliteten. Der fandtes ingen vegetation på det pågældende areal, og på overfladen kunne der identificeres barkrester samt grønlige udfældninger, antageligt i form af kobbersulfat . Der blev prøvetaget ned til 40 cm´s dybde. De øverste 15 cm under terræn bestod af mørk muldjord blandet med barkrester. Fra ca. 15 til 40 cm´s dybde bestod jorden af lermuld og nærmest ren ler i bunden.

Den anden jordprøve, navngivet Kauslunde 2, blev ligeledes udtaget på et areal på 1-1½ m² i en afstand af 12 m i østlig retning fra betonkarret. På arealet voksede der forskellige græsser. Den øverste del af jordlaget ned til ca. 20 cm´s dybde bestod af muldjord, og herunder skiftede lagfølgen til gulligt ler ned til ca. 35 cm´s dybde. Det var vanskeligt at grave i det gullige ler.

3.1.2 Kibæk, Ålskov Kommune, Ringkøbing Amt

Den udpegede lokalitet til afprøvning af phytooprensningsteknologien er beliggende på Kastanieallé 2-4 i Kibæk, Ålskov Kommune. Lokaliteten, som i dag er udlagt til grønt areal, har tidligere været benyttet til aktiviteter i forbindelse produktion af elektricitet på Kibæk Elværk, der før nedrivningen i 1980 var beliggende på Kastanieallé 2. Arealerne er primært forurenede med bly i de øvre jordlag, hvilket formentlig skyldes håndteringen af blyakkumulatorer.

Grundens samlede areal udgør knap 1.000 m², og på baggrund af en tidligere gennemført forureningsundersøgelse (Petersen og Mortensen, 1996) skønnes det forurenede område at udgøre ca. 450 m². Forureningen er afgrænset i nord og syd, dvs. i grundens længde, mens den i øst og vest udelukkende afgrænses af nabogrundene. Forureningen er generelt vertikalt afgrænset i en dybde af omtrent 0,75 - 1 m.u.t. med undtagelse af de to udpegede hotspots, hvor meget høje koncentrationer blev fundet ned til 1,25 m.u.t. De fundne koncentrationsniveauer i hotspottene varierer meget, fra baggrundsniveauer på 5-20 mg Pb/kg TS til 7.400 mg Pb/kg TS, og der er nogle steder tydelige tegn på hæmning af græssets vækst. Koncentrationer på over 1.000 mg Pb/kg TS er i hotspottene flere steder fundet ned til 1 m.u.t., heriblandt den højest målte koncentration. Arealmæssigt udgør disse meget forurenede områder tilsammen ca. 40 m². Uden for hotspottene ligger koncentrationsniveauerne i intervallet 50-950 mg Pb/kg TS.

Af forureningsundersøgelsen fremgår det, at jordbunden består af muld den første halve meter, efterfulgt af sand, grus og ler ned til ca. 2 m.u.t. Den halve meter muldlag blev efter sigende udlagt på grunden efter nedrivningen af elværket. Imidlertid er forureningsniveauet i muldlaget visse steder på grunden væsentligt forhøjet i forhold til de oprindelige underliggende lag. Med hensyn til jordparametre (pH, tekstur, organisk stof m.m.) er grunden kun karakteriseret i begrænset omfang. Der er foretaget et mindre antal pH- og glødetabsmålinger på udvalgte jordprøver i muldlaget (0,25 m.u.t.) og sandlaget (1,25 m.u.t.). Tørstofindholdet er i prøverne fra muldlaget meget højt, mens indholdet ligger på de typiske niveauer i prøverne fra sandlaget. Variationen i jordprøvernes pH inden for grunden spænder fra 5,3 til 7,3. Herudover er det muligt, at der kan findes mindre områder med lavere pH-værdier som følge af syrespild.

Den 17. december 1998 blev der udtaget to jordprøver. Første prøve (Kibæk 1) blev udtaget i et område med angivet høj forurening. Øverst bestod jorden af sandmuld (bevokset med plænegræsser o.a.) til ca. 25 cm dybde, herunder af et mørktfarvet lag (10-20 cm) af lidt ubestemmelig karakter og derunder af gulfarvet sand. Gravedybde ca. 50 cm. Anden prøve (Kibæk 2) blev udtaget i et område af grunden med angiveligt mindre forurening. Overjorden bestod af sandmuld (bevokset med plænegræsser o.a.) og herunder af et stenblandet mellemlag, der lignede påfyldningsmateriale. Der var ingen mørkfarvede partier. Gravedybde ca. 45 cm. Fra hvert sted blev der udtaget ca. 350 liter jord.

3.1.3 Valbyparken, Københavns Kommune

Det udvalgte areal til afprøvning af phytooprensningsteknologien ligger i den sydøstlige del af Valbyparken i det område, som kaldes "Stranden". I 1995 er der af Geoteknisk Institut for Miljøkontrollen gennemført en forureningsundersøgelse (Geoteknisk Institut, 1995) af de 3 haveforeninger (Kalvebod, Bergmanns Have og Sundbo) i Valbyparken. I forbindelse med undersøgelsen blev der endvidere udtaget 3 prøver fra selve Valbyparken uden for haveforeningerne. Ingen af prøverne er imidlertid udtaget fra "Stranden", og der er således ikke foretaget en egentlig undersøgelse af det areal, som påtænkes anvendt til afprøvning af phytooprensningsteknologien i Københavns Kommune. Idet Valby parken består af fyld, kan de gennemførte undersøgelser bidrage med generel information om karakteren og styrken af forureningen samt variationen i forureningsniveauerne. Resultaterne af undersøgelsen er beskrevet i rapporten Geoteknisk Institut (1995), der sammen med besigtigelse af og jordprøvetagning på lokaliteten udgør grundlaget for denne beskrivelse af lokaliteten.

Valbyparken er etableret på gammel lossepladsfyld, der er tilført før 1938 (Geoteknisk Institut, 1995). Fyldet består af dagrenovation og industriaffald, men det kan ikke udelukkes, at for eksempel restprodukter fra Valby Gasværk er deponeret på arealerne. Det udvalgte areal er i dag udlagt med græsdække og anvendes til rekreative formål. Den gennemførte forureningsundersøgelse viser, at de prøver, der er udtaget i de øverste 20 cm af jordlagene, generelt er forurenet med et bredt spektrum af spormetaller. De typiske niveauer for metaller, der blev fundet i forhøjede koncentrationer, er: Cadmium: 1,5-4 mg Cd/kg TS, kobber: 200-500 mg Cu/kg TS, krom: 100-300 mg Cr/kg TS, bly: 300-600 mg Pb/kg TS, zink: 700-1500 mg Zn/kg TS og kviksølv 0,5-1,5 mg Hg/kg TS. Niveauerne er således i langt de fleste tilfælde moderate og udgør derfor næppe en akut fare ved direkte eksponering, men derimod en risiko for langsigtede effekter.

Dæklaget i parken består generelt af muld i forskellige nuancer. Enkelte steder forekommer der sand og sandblandet muld. Der er tilsyneladende ikke målt pH i jorden.

Den 16. december 1998 blev der udtaget to jordprøver i den sydøstlige del af Valbyparken. Hver af prøverne var af en størrelse på 3-400 liter.

Den første prøve "Valbyparken 1" blev udtaget ca. 50 m nord for den østvestgående kørevej, som deler denne del af Valbyparken i de to områder "Engen" (nord for vejen) og "Stranden" (syd for vejen). Den anden prøve "Valbyparken 2" blev udtaget ca. 25 m syd for vejen på "Stranden".

Prøven "Valbyparken 1" fra "Engen" blev udtaget over et græsdækket areal på ca. 2 m². Det var meget vanskeligt at grave i jorden, der var rødlig med slaggelignende substanser, tydeligvis fyldjord, hvori også fandtes mindre glas- og træstykker. Der blev udtaget jord til 20-25 cm´s dybde. Den anden prøve "Valbyparken 2" bestod af mørk brunlig muldjord, der blev udtaget over et areal på 1½-2 m² ned til en dybde af 35 m.u.t.

3.1.4 Lobbæk, Aakirkeby, Bornholms Amt

Den udvalgte lokalitet til afprøvning af phytooprensningsteknologien er registreret som affaldsdepot, reg. nr. 409-6, beliggende på Lobbæk Hovedgade 23, 3720 Aakirkeby, matrikelnummer 45x, Nylars. Bornholms Amt har i 1996 gennemført en forureningsundersøgelse af lokaliteten. Resultaterne af undersøgelsen er beskrevet i rapporten Bornholms Amt (1996), der sammen med en besigtigelse af lokaliteten udgør grundlaget for denne beskrivelse af lokaliteten. Jordprøvetagningen blev foretaget af Bornholms Amt, Teknisk Forvaltning.

I perioden 1922 til 1955 har der været malervirksomhed på grunden, herunder sandsynligvis billakering. I dag anvendes ejendommen til privatbeboelse.

Matriklens samlede areal er på 717 m², hvoraf et areal på ca. 310 m² er registreret under affaldsdepotloven. Det registrerede areal svarer til arealet (baghaven) bag beboelsesbygningen, men omfatter ikke arealet, hvorpå værkstedsbygningen er beliggende (Bornholms Amt, 1996). På nuværende tidspunkt (1998) er det registrerede areal sået til med græs, der tilsyneladende trives uden tydelige tegn på misvækst. Der er endvidere på arealet placeret et mindre drivhus (hvor der ikke anvendes jord fra lokaliteten til dyrkning af grønt til spisning).

Som led i en forureningsundersøgelse (Bornholms Amt, 1996) udførte Bornholms Amt i 1996 3 korte (1-1½ m.u.t.) miljøtekniske boringer på steder, hvor der var mistanke om, at der kunne findes forurening fra malervirksomhedens aktiviteter. Ved undersøgelsen blev der konstateret forurening med spormetallerne bly, cadmium og zink. Analyse af 2 jordprøver (0-0,2 meters dybde) viste koncentrationer af bly på henholdsvis 440 og 2.100 mg Pb/kg TS, cadmium på 1 og 2 mg Cd/kg samt zink på 790 og 1.500 mg Zn/kg TS. Herudover blev der fundet svagt forhøjede koncentrationer af kobber, mens koncentrationerne af krom, nikkel og arsen lå på typiske baggrundsnivauer. Ved undersøgelsen blev ikke fundet forurening med olieprodukter el.lign.

Lagfølgen i de miljøtekniske boringer viste øverst (ca. 70 cm) fyld i form af sand og herunder moræneler samt rødbrunt sand i naturlig lejring. Det vides, at undergrunden under lokaliteten består af grønne skifre, der udgør et lokalt magasin, hvorfra Lobbæk Vandværk pumper (Bornholms Amt, 1996). Nærmeste vandværksboring ligger ca. 120 m nedstrøms for lokaliteten.

Den 17. december 1998 blev der udtaget to jordprøver på grunden Lobbæk Hovedgade 23, hver af prøverne var af en størrelse på 3-400 liter. Den første prøve "Lobbæk 1" blev udtaget over et areal på ca. 1 m² i græsplænen i en afstand af 1-2 m syd for værkstedsbygningen. Den anden prøve "Lobbæk 2" blev ligeledes udtaget over et areal på ca. 1 m² fra græsplænen i en afstand af 1-2 m fra den vestlige side af værkstedsbygningen. I begge tilfælde blev der udtaget prøver til en dybde af 30-35 cm. Jordprøverne bestod af muldjord med fyldmateriale, der kunne identificeres som plastik-, glas- og porcelænsstykker.

3.2 Efterbehandling og karakterisering af jordprøver

Efter hjemtagningen til laboratoriet (DJF, Foulum) blev jordene enkeltvis sigtet gennem gulvrist (1x2 cm firkanthuller) for fjernelse af store sten, rødder og andre urenheder. Større jordklumper blev mast, til de kunne passere sigten. Sten, affald (jernstumper, glas etc.) og plantedele opsamlet på risten blev fjernet. Hver jord blev herefter blandet 4 gange med skovl. Ca. 200 kg af hver jordprøve blev overført til 8 kar (plastkasser, dimension: 35 cm lang, 27 cm bred, 32 cm dyb), hver med et overfladeareal på ca. 0,1 m², til brug for dyrkningsforsøg i vækstkammer som beskrevet i det videre. Karrene var forsynet med afdræningshul i bunden, hvorover der blev lagt en plastrist dækket med en glasfiberdug. Karrene blev fyldt til en jordhøjde på 30 cm for alle jorde, svarende til et indhold på ca. 28 liter. Jordindholdet i foreliggende tilstand varierede i vægt fra 32 til 40 kg pr. kar afhængigt af jordtypen.

Inden overførslen til plastkasser blev der udtaget to delprøver à ca. 10 kg til analyse på henholdsvis VKI og DJF.

Af delprøven til analyse på DJF blev 4-5 kg tørret v. 80°C i 20 timer, hvorefter jordknolde blev knust på maskine. Prøverne blev sigtet over 2 mm sold, det ikke passerede blev fjernet. Prøverne blev herefter sendt til analysering for tekstur (fordeling mellem ler, silt, grovsilt, sand, grovsand, humus og kalk), kationbytningskapacitet CEC, kalium K, natrium Na, kalcium Ca, magnesium Mg, fosfor P og total nitrogen N. Jordanalyserne er beskrevet i bilag A.

Den anden delprøve på ca. 10 kg blev sendt til VKIs laboratorium, hvor der efter homogenisering blev udtaget en repræsentativ delprøve, der blev sigtet gennem en 4 mm sigte. Materiale større end 4 mm blev tørret ved ca. 40°C, således at aggregater af jord kunne presses gennem sigten. Herefter blev materialet sigtet gennem en 2 mm sigte. Eventuelle sten over 4 mm og 2 mm blev frasorteret og registeret. Af prøvematerialet med en størrelse mindre end 2 mm blev der udtaget en repræsentativ prøve på 50-100 g til oplukning med halvkoncentreret salpetersyre efter forskrifterne i DS 259 og efterfølgende analyse for spormetallerne arsen As, bly Pb, cadmium Cd, krom Cr, kobber Cu, nikkel Ni og zink Zn. Analysemetoderne er beskrevet i bilag B.

3.3 Udvælgelse og indsamling af planter

Baseret på indsamlingen af viden er der udvalgt og hjemtaget frø og stiklinger fra 9 planter.

I bilag C findes der en oversigt over de kontaktede personer i forbindelse med indsamling af planter. Af disse 9 indsamlede planter blev der igangsat vækstforsøg med følgende 4 planter i alle 8 jordprøver. De fire valgte planter er meget forskellige af vækstform, udseende og varighed af beplantningen. Det kan være vigtige parametre ved artsvalg til specifikke lokaliteter mht. at sikre lokal accept af tilplantningen. Endvidere er der store forskelle mellem arternes egenskaber med hensyn til omsætning af biomassen efter høst.

3.3.1 Thlaspi caerulescens (alpepengeurt)

Thlaspi caerulescens eller alpepengeurt, som den kaldes på dansk, er vel nok den plante, der er hyppigst citeret i forbindelse med omtale af mulighederne for oprensning af metaller fra forurenet jord ved phytoekstraktion med hyperakkumulerende planter. Der foreligger eksperimentel dokumentation af, at pengeurten kan akkumulere Cd, Ni og Zn fra jordarealer, der er belastet, typisk via minedrift og slamudbringning . Overslagsberegninger baseret på udenlandske undersøgelser indikerer, at pengeurten vil kunne opkoncentrere Cd i mængder, der bør kunne resultere i en oprensning af det øverste jordlag ned til jordkvalitetskriteriet inden for en overskuelige årrække (nogle få år op til 8-10 år). Der er kun fundet baggrundsniveauer eller meget moderate koncentrationer af Ni i jorden fra de udvalgte lokaliteter, hvilket sandsynligvis vil kunne optages af pengeurten, men der opnås antageligt ikke en afprøvning af plantens fulde potentiale for at optage Ni fra forurenet jord. Det vides, at pengeurten er en meget god Zn hyperakkumulator, men overslagsberegninger antyder, at fordi Zn findes i relativt høje (ca. faktor 200 højere end f.eks. Cd) koncentrationer i jord generelt og på de udvalgte lokaliteter, vil det tage betydeligt længere at oprense lokaliteterne for Zn sammenlignet med Cd. Med hensyn til de øvrige metaller (Cu, Cr, As, Pb) findes der ingen eller meget lidt information, og det vurderes derfor vigtigt at få dokumenteret plantens muligheder på de danske lokaliteter. Såvel for Thlespi caerulescens som for alle øvrige planter vides det, at det er meget vanskeligt at få ekstraheret/optaget Pb fra jorden, fordi Pb primært indgår i faste faser og mineraler, der er svære at mobilisere uden at manipulere forholdene i jorden. Under alle omstændigheder blev det skønnet, at forsøg med pengeurten kunne bidrage med danske erfaringer i forhold til optag af bly og uden manipulation af jorden, udover hvad der svarer til almindelig landbrugspraksis.

Ud fra en helhedsvurdering er Thlaspi caerulescens således den plante, som det er mest oplagt at få afprøvet i forhold til metalforurenet jord i Danmark. Til brug for testningen i vækstkamrene var der fremskaffet frø af den population, som har dokumenteret de hidtil mest lovende resultater for en hyperakkumulator under europæiske forhold. Herudover arbejdes der internationalt med at frembringe Thlaspi-genotyper med et endnu større potentiale for oprensning.

3.3.2 Brassica juncea (sareptasennep)

Brassica juncea eller sareptasennep, som den kaldes på dansk, er også en meget omtalt plante i phytoekstraktionssammenhæng. Den er ikke en egentlig hyperakkumulator som Thlaspi caerulescens, men en afgrøde som kan tolerere relativt høje metalkoncentrationer. Desuden har den et potentiale for via et højt biomasseudbytte at fjerne væsentlige mængder metal fra jorden. Idet biomasseudbyttet og dermed afgrødens trivsel er central, blev det besluttet, at forsøget i vækstkamrene blev iværksat med en dansk sort, som kunne forventes at ville trives under danske forhold.

3.3.3 Salix burjatica "Germany" (pil)

Af de flerårige biomasseafgrøder valgtes at teste pil fremfor elefantgræs, da pil ifølge litteraturen har den bedste evne til tungmetaloptag. Salix burjatica ’Germany’ er den pileklon, der har vist det største potentiale for optag af Cd i en nyere screening af pilekloner for evne til tungmetaloptag (se 2.2.2). Overslagsberegninger baseret på den omtalte undersøgelse viser imidlertid, at på trods af pilens gode evne til hurtigt at producere biomasse, vil det sandsynligvis tage 10 år eller mere for at nå kvalitetskriteriet for Cd, og for Zn er oprensningspotentialet uinteressant ud fra de foreliggende data. Årsagen til, at det alligevel anbefales at afprøve pil er, at den kan anvendes som energiafgrøde. Det er således muligt, at man i nogle tilfælde vil acceptere en mere langvarig fjernelse af metaller, når der samtidigt produceres biomasse til energiproduktion. Endvidere kan rødderne fra pil i løbet af en til to vækstsæsoner udvikle sig ned i større dybde end de øvrige planter, som har potentiale i phytooprensningssammenhænge, og har herved mulighed for oprensning i større dybde, specielt da metalforureninger oftest er aftagende med stigende dybde. Det lykkedes fra England at skaffe den udvalgte klon, som ikke tidligere har været afprøvet i Danmark.

3.3.4 Amaranthus retroflexus (opret amarant)

Amaranthus retroflexus eller opret amarant (rævehale) på dansk har været undersøgt med hensyn til optag af bly og af uran og caesium. Blyoptaget er koncentrationsmæssigt af samme størrelsesorden som Brassica juncea. Over kort tid (2–3 uger) er B. juncea en hurtigere voksende plante og får dermed større biomasse, men over blot lidt længere tid kan A. retroflexus opnå større biomasse, således at det totale optag bliver større. For caesium er også det koncentrationsmæssige optag størst for A. retroflexus. På grund af kemiske fællestræk mellem cæsium og arsen er der grund til at tro, at A. retroflexus muligvis vil være god til også at optage arsen. Dette har ikke hidtil været afprøvet. A. retroflexus er en plante, der dels etablerer sig på marginale jorde, dels findes som ukrudt i bl.a. soyabønnemarker. Der er hjemtaget frø af A. retroflexus udvalgt efter størst mulig biomasseproduktion, og efter at planten er fundet på "waste lands". Det blev valgt at afprøve planten på alle 4 jorder for at vurdere jordtypens betydning samt plantens generelle akkumulerende effekt på de involverede metaller.

Ud over disse 4 planter, blev der gennemført supplerende forsøg med Agrostis capillaris (Alm. hvene) i de to jordprøver fra Kauslundelokaliteten, dvs. de kraftigt arsen- og kobberforurenede jordprøver. Baggrunden herfor var den, at alle andre planter enten døde eller mistrivedes i den første del af vækstperioden. I mellemtiden var det lykkedes at skaffe denne græs, som muligvis kunne vokse i jorden, men som primært forventedes at kunne bidrage med resultater i relation til arsen.

3.3.5 Agrostis capillaris (A. tenuis), (alm. hvene)

Denne græs stammer fra arsen- og muligvis kobberbelastede områder i England, hvorfra det vides, at den i et vist omfang er tolerant over for arsen, men ikke i hvilket omfang, den kan optage arsen.

3.4 Vækstkammerforsøg med planter og forurenet jord

Der blev anvendt følgende plantemateriale med kendte eller forventede egenskaber med hensyn til optagelse og akkumulering af tungmetaller (afsnit 3.3):

1. Brassica juncea (sareptasennep) leveret fra KVL’s genbank (Jens Bertelsen).
2. Salix burjatica ’Germany’ (pil), leveret fra Drusilla Riddell-Black, England.
3. Thlaspi caerulescens (alpepengeurt) leveret fra Delmut Guy, Frankrig
4. Amaranthus retroflexus (Amarant, Rævehale), to populationer: ’Iowa’ og ’Washington’ leveret fra North Central Regional Plant Introduction Station.
5. Agrostis capillaris (A. tenuis, alm. hvene), leveret fra England (University of Exeter).

Jordene blev, som beskrevet i afsnit 3.2, klargjort i kasser/kar, hvorefter der blev plantet en planteart pr. jordprøve.

Fremgangsmåden ved såningen/plantningen varierede afhængigt af plantearten :

Senneppen blev sået direkte i karrene på et sandlag (ca. 1 cm) over jorden og dækket med ca. 1 cm sand. Karrene blev derefter anbragt i klimakammer. Efter fremspiring blev bestanden udtyndet til 24 planter/kar.

Pengeurten blev sået direkte i karrene som for senneppen. Karrene anbragtes i klimakammer få dage efter såning. Efter oplysning om, at pengeurten kræver vernalisering (kuldepåvirkning), og konstatering af en meget lav spireprocent blev et nyt hold frø sået på en sand-/sphagnumblanding og anbragt udendørs 4-5 døgn, hvor der i det pågældende tidsrum var temperaturer varierende omkring frysepunktet. Efter anbringelse indendørs ved 17-20 °C skete der en hurtig fremspiring, og småplanter blev plantet over i de i forvejen tilsåede kasser med 24 planter/kasse. Nogle ganske få planter (0-3 stk./kar) fremspiret fra de oprindelige frø blev bevaret.

Af pilen blev 6 stiklinger (20 cm lange, 10-15 mm tykke)) anbragt i hvert kar, således at ca. 2 knopper var over jordoverfladen, som herefter blev dækket med ca. 1 cm sand.

De to populationer af amarant blev udsået hver for sig på en sand-/spagnumblanding. Af de fremspirede planter blev der af hver population plantet 6 planter i samme kar, men adskilt i hver sin ende af karret, således at populationerne kunne høstes hver for sig.

Hvenen blev ligeledes udsået på en sand-/sphagnumblanding og efter fremspiring plantet i karrene, men alene på de to jorde fra Kauslunde.

Oversigt over sånings- plantnings- og høstdatoer for de forskellige arter.

3.4.2 Klimakammerprogram

Klimakamrene blev kørt efter et fast døgnprogram over hele væksttiden, døgnprogrammet fremgår af figur 3.1. Temperatur og relativ luftfugtighed reguleres kontinuert, medens lysintensiteten reguleres i trin ved at slukke eller tænde for et givet antal lamper. Dag- og nattemperaturerne indlagt i programmet korresponderer omtrentlig til henholdsvis middel-maksimum og middel-minimum temperaturerne i juli måned.

Kuldioxidkoncentrationen blev holdt på et minimum af 350 ppm.

3.4.3 Gødskning og vanding

Alle plantearter blev gødet ens, men afhængigt af jordtypens analysetal for næringsstofindhold (tabel i kapitel 4). Gødningsplanen fremgår af tabel 3.2.

Kvælstof blev tildelt med 1 g N pr. kar i begyndelsen af væksten og senere med yderligere 0,5 g N med undtagelse af jordene fra Kauslunde med misvækst og døde planter. Kun i Brassica juncea kunne der iagttages N-mangel før den anden N-tilførsel. Den anvendte N-form afhang af jordene, således at der blev anvendt ammonium-N til de kalkholdige jorde for evt. at sænke pH lidt og derigennem forbedre metaloptaget.

Til jordene fra Kibæk blev givet K og Mg på grund af lavt indhold heraf.

Karrene blev tilført afioniseret vand fra oven med afdræning af overskudsvand gennem et hul i bunden af karret. Overskudsvandet blev opsamlet i en bøtte under karret og returneret til karret igen ved følgende vanding.

3.4.4 Høst af planter

Såvel top som rod blev taget med ved høsten. For roden dog kun den del, der umiddelbart fulgte med ved oprykning/opgravning, altså ikke isolering fra hele jordmassen i karrene.

Den uforurenede topdel af planterne blev afklippet først. Nedliggende blade forurenet med jord- eller sandpartikler blev derefter afklippet og afskyllet og føjet til topdelen. Stubben med rødder blev trukket eller vippet op med et jordbor og afskyllet for jord med vand. Døde rester fra tidligere plantevækst blev så vidt muligt frasorteret. Rødderne blev klippet af stubdelen, og denne blev føjet til topdelen. For pil blev stiklingestokken holdt for sig selv.

3.5 Forbehandling og analyse af plantemateriale

Plantematerialet blev forbehandlet før analyse. Der blev så vidt muligt anvendt rengjort udstyr og værktøj af plastmaterialer, men for enkelte vanskelige prøver var det nødvendigt at afvige fra denne fremgangsmåde. I de tilfælde, hvor der blev anvendt udstyr af metal, var dette af rustfri materialer.

De fleste plantematerialer blev findelt ved kværning 3 gange gennem plastpersillehakker. Materialet af pil og Brassica juncea blev opdelt i blade og stængler og findelt ved 2 forskellige metoder. Bladene blev findelt med plastpersillehakker som beskrevet ovenfor, mens stænglerne blev klippet i stykker med en rosensaks.

Prøverne blev efterfølgende oplukket med halvkoncentreret salpetersyre efter forskrifterne i DS 259 og efterfølgende analyseret for spormetallerne arsen As, bly Pb, cadmium Cd, krom Cr, kobber Cu, nikkel Ni og zink Zn. Analysemetoderne er beskrevet i bilag B. Alle planteprøver blev oplukket og analyseret som dobbeltbestemmelser. For de planter, der blev opdelt i stængler og blade, blev disse analyseret som enkeltprøver, og i det omfang, der angives gennemsnitlige koncentrationer for hele prøven, blev dette beregnet som vægtet gennemsnit ud fra tørstofvægten af det samlede materiale af henholdsvis blade og stængler.