Phytooprensning af metaller 5. Vurdering af phytoekstraktion som oprensningsteknik på baggrund af de udførte forsøgVurderingen af phytoekstraktions effektivitet som oprensningsteknik afhænger primært af den forventede årlige fjernelse af metal fra jorden i forhold til indholdet i jorden. De mere præcise succeskriterier for en given sag skal naturligvis i det konkrete tilfælde sammenholdes med en række forhold, f.eks. andre alternativer og omkostninger, anvendelsen af jorden og eventuelle risici ved at lade oprensningen foregå over en længere årrække. I det videre er mulighederne for at anvende phytoekstraktion som oprensningsteknik i Danmark vurderet nærmere på baggrund af de gennemførte forsøg og erfaringer fra andre lande. Forsøgene er i modsætning til flere andre udenlandske forsøg gennemført uden manipulation af jorden. Tabel 5.1 viser den procentuelle fjernelse af sporelementer fra forsøgene i vækstkamrene. Fjernelserne er opgjort i procent som mængden af metal optaget i planterne sat i forhold til jordens indhold af det pågældende metal. Generelt er der taget hensyn til planternes overjordiske dele, men hvor det har været muligt, er røddernes indhold af metal medtaget. For bedre at kunne få overblik over resultaterne er der indsat et minimumskrav, således at kun fjernelser svarende til mindst 0,1% af jordens indhold og fra jordprøver, hvor metallerne optræder i koncentrationer over jordkvalitetskriterierne, er medtaget. I sidstnævnte tilfælde er der angivet et særskilt symbol i tabellen, hvorved det er muligt at adskille en lille fjernelse fra et oprindeligt niveau, der ikke overstiger jordkvalitetskriteriet. Alle de undersøgte metaller med undtagelse af nikkel optræder i koncentrationer over kriterierne, og der således er behov for at oprense for disse metaller. Arsen optræder i koncentrationer over kriterierne på Kauslunde og Valby lokaliteterne, men det har ikke umiddelbart været muligt at få optaget arsenmængder af betydning. Det er værd at bemærke, at det på Kauslunde lokaliteten var muligt at få hvenen til at vokse i den jord, som ellers lå hen helt eller delvist uden plantevækst. Det er således under de foreliggende omstændigheder ikke muligt at pege på planter, der kan anvendes til at oprense arsenforurenet jord, men der kan findes vegetation, som har tolerance for arsen, og som dermed kan benyttes som plantedække på lokaliteter, hvor eksponeringen eller spredningen af forureningsstofferne f.eks. via støv ønskes begrænset. Cadmium er som nævnt det metal, der relativt i forhold til koncentrationerne i jorden optages (opkoncentreres) i de største mængder i planterne. Af tabel 5.1 ses det, at den procentuelle fjernelse af Cd flere steder er over 0,1%, for pengeurten typisk 3-4% og helt op til over 9% fjernelse i løbet af denne ene vækstperiode. Pil er den anden plante, der fra flere af jordprøverne har kunnet optage cadmium i mængder svarende til over 0,1% af jordens indhold. I ingen tilfælde overstiger fjernelsen dog 1% af jordens indhold. Det synes således muligt med pengeurten, eventuelt i kombination med pil for at sikre en større spredning i dybden, at kunne gennemføre en oprensning under feltforhold. På de 2 lokaliteter (Kauslunde 2 og Valby 2), hvor jordkvalitetskriteriet for krom er overskredet ses intet optag af krom af betydning. Erfaringerne med krom er meget begrænsede, og krom i form af CrIII findes hårdt bundet i jord som kromhydroxid, og det var således forventet, at planteoptaget ville være begrænset. Tabel 5.1 Procentuel fjernelse af spormetaller i forsøgsperioden. Fjernelsen er angivet i procent af jordens startindhold. Kun fjernelser over 0,1% er angivet. Værdier er kun angivet for de planter og jorde, hvor dette er opnået. Det er ved * angivet, hvor startindholdet var under kvalitetskriteriet. Tal i parentes angiver % fjernet af den del af spormetalindholdet, som overstiger kvalitetskriteriet.
Tilsvarende for kobber, der primært optræder på Kauslundelokaliteten og i mindre omfang i Valbyparken, sås der heller ingen oprensning af betydning. Kobber er et meget phytotoksisk spormetal og derfor umiddelbart problematisk at satse på i relation til phytooprensning. Ydermere danner Cu gerne udfældninger som karbonater og hydroxider, og vil derfor findes hårdt bundet i jorden. Med hensyn til nikkel er det vanskeligt at evaluere potentialet for phytoekstraktion udfra de gennemførte forsøg, da koncentrationerne af Ni er relativt lave i alle jordprøverne. Mulighederne med hensyn til nikkel er kommenteret yderligere i det videre. Bly optræder i koncentrationer over jordkvalitetskriteriet i samtlige jordprøver, der er benyttet i forsøgene. Desværre sås i ingen tilfælde fjernelser over 0,1% af jordens blyindhold, og der er således ikke potentiale for at satse på en fjernelse af jordens totale blyindhold alene ved phytoekstraktion uden anden manipulation af jorden. Zink er udover Cd det metal, der umiddelbart ser ud til være størst muligheder for at oprense ved hjælp af phytoekstraktion. I kap. 4 er gennemgået resultaterne af planteanalyserne, som viser, at planterne er i stand til at optage høje koncentrationer af Zn, men Zn optræder også i høje koncentrationer i jorden. Som det ses af tabel 5.1 betyder dette, at de relative fjernelser bliver lave. Det er kun pengeurt og pil, der kan fjerne Zn svarende til 0,1-0,6% af jordens indhold. For de øvrige forsøg ligger den relative fjernelse på 0,1% eller derunder, og det kan konkluderes, at de relative fjernelser er for lave til umiddelbart at kunne anvendes i oprensningssammenhænge. Zn er først human- og phytotoksisk i meget høje koncentrationer, så det vil sandsynligvis sjældent være Zn, der er styrende for oprensning af en lokalitet. Resultaterne af forsøgene, der er foregået i vækstkamre over en periode på 2 til 3 måneder kan ikke direkte overføres til feltforhold, men som det er diskuteret i kapitel 4 vil den høstede biomasse per areal sandsynligvis indenfor en faktor 2 svare rimeligt godt til de udbytter, som kan opnås over en typisk vækstperiode i felten. Der er således ikke belæg for at foretage tilpasninger af resultaterne i en udstrækning, der kan ændre ved konklusionerne af forsøgene udført i vækstkamrene. De gennemførte forsøg giver et estimat over fjernelsen af metal fra jorden over den første vækstsæson. Til skøn over fjernelsen over en længere årrække er det nødvendigt at foretage ekstrapolationer af resultaterne udover den undersøgte vækstperiode. McGrath (1998) anvendte et lineært estimat (samme mængde fjernet pr. år) til vurdering af oprensningstider for phytoekstraktion. Denne antagelse er formentlig rimelig for de første år af oprensningen (se bl.a. afsnit 2.2.1), men herefter vil tilgængeligheden af metallerne sandsynligvis falde, efterhånden som det mere let tilgængelige metal er fjernet. Hvis fjernelsen er styret alene af desorption fra jorden, vil det dog være rimeligt at antage fjernelse af en procentuel konstant fraktion af jordens metalindhold i hver vækstsæson. I denne sammenhæng, hvor fjernelsen tilsyneladende, med undtagelse af Cd, er meget begrænset, er det derfor ikke afgørende, hvilken model der anvendes. Med hensyn til Cd vil der sandsynligvis kunne foretages oprensninger over en periode på 10-20 år, mens horisonterne er betydelige længere for alle de øvrige metaller. Udviklingen af phytoekstraktion som oprensningsteknik fortsætter, og der arbejdes internationalt med at frembringe planter, som har et betydeligt større potentiale for at opkoncentrere metaller. Således kan man på længere sigt forestille sig planter med højere metalkoncentrationer og større biomasse, hvilket sammenlagt kan give anledning til planter med væsentligt større fjernelsesrater end resultaterne i denne undersøgelse har vist. I denne situation, hvor det direkte optag af metal, målt som fjernelse af "total-metal" - og sat i relation til jordkvalitetskriterierne - er begrænset, er det oplagt at søge alternative former for anvendelse af phytoekstraktion, der har fordelen af at være lavteknologisk, grøn og relativt billig. Optimering af planteoptaget gennem manipulation af jorden og jordvæsken er et af de alternativer, der er mulighed for at arbejde videre med. Et generelt problem ved dette er, at oprensningen bliver mere arbejdskrævende og dermed dyrere, samt at den indebærer en potentiel miljørisiko. Det ses, at der fjernes en væsentlig procentdel Cd og Zn med pengeurt (Cd: 1,8 og 7,5%; Zn: 0,9 og 3,8%) og pil (Cd: 3,0 og 3,7%; Zn: 2,8 og 3,4%) fra Kibæk-prøverne på trods af det lave indhold i disse prøver. Dette skyldes givet prøvernes lave pH og bekræfter, at optagelsen af cadmium og zink er meget afhængig af pH. Dette viser endvidere, at metallerne ved fastholdt pH kan optages i sammenlignelige rater ved lave og høje koncentrationer i jorden. Det er som forventeligt metaller som Cd og Zn, der sandsynligvis er sorptionskontrollerede, hvor metallerne kan fjernes fra jorden ned til meget lave koncentrationer. For disse metaller kan det således konkluderes, at justering af pH giver mulighed for at optimere optaget i planterne, således at metallerne kan fjernes helt ned til under jordkvalitetskriteriet. En anden mulighed for optimering af planteoptaget er tilsætning af ligander eller chelatorer, der kompleksbinder metaller i jordvæsken og forøger optaget i planterne. Denne mulighed skønnes under danske forhold at være mindre oplagt, idet kompleksering af metallerne, alt andet lige, vil give en forøget risiko for udvaskning af metaller fra jorden mod underliggende grundvand. Dog er det muligt, at tilsætning af kompleksdannere med kort halveringstid (få uger) til en voksende afgrøde i sommermånederne ikke vil resultere i nedsivning af jordvand. Afslutningsvis skal det nævnes, at phytoekstraktion kan tænkes anvendt i kombination med phytostabilisering. Dvs. at phytoekstraktion anvendes til fjernelse af de relativt lettere tilgængelige puljer af metal i jorden, hvorefter de mindre tilgængelige puljer gøres endnu mindre tilgængelige ved brug af andre planter. En sådan tilgang kunne tænkes anvendt på bly, der findes hårdt bundet i jorden.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||