Fytoremediering af forurening med olie- og  tjæreprodukter

Tabel 3:
Udvalgte resultater fra fytoremedieringsprojekter

Kontaminant

Plante

Lab eller Felt
forsøg

% Reduktion

Mekanisme
(evt. hypotetisk konkluderet i artiklen)

Kommentar

Reference

Olie

Planter af kurvblomstfamilien

L

?

Rhizosfære bakterier er effektive nedbrydere af olie komponenter, hvis kontamineringen ikke er kraftigere end 10% (vægt%) i sediment.

Eksperiment påbegyndt med observationen, at ørkenplanter, der voksede i sort forurenet sand altid havde rene hvide rødder. Bakteriestammerne er testet separat for evnen til at nedbryde alkaner. Effekt af planter alene ikke undersøgt.

Radwan et al., 1995

Råolie

Bermuda græs, svingel, kløver

F

23–27% reduktion i tilplantet jord. 12% reduktion i utilplantet jord. Måling efter 9 måneders plantevækst.

Mikrobiel aktivitet væsentlig for nedbrydning (mikrobiel densitet størst for tilplantet jord).

Total olie kulbrinte koncentrationen i jorden bestemt. Den overordnede forskel mellem tilplantet og utilplantet jord formodes at være forårsaget af forskelle i mikrobiel densitet og diversitet.

Banks et al., 1997b

Diesel

Lucerne

L

70%/6 uger med og uden planter. Hurtigere nedbrydning i jord med forudgående eksponering for kulbrinte.

?

Observation af ens eliminerings-hastigheder fra behandlinger med lucerne eller mikrober.

Komi-sar & Park, 1997

Diesel, råolie

Rajgræs, svingel

F

?

?

Remedierings-hastigheder: 207/290% af kontroller

Reynolds et al., 1997

Råolie

Lucerne

L

33–56%, 46% uden vegetation

Nedbrydning

 

Wiltse et al., 1998

C5–C28 alkaner

Salix viminalis x schwerinii

L

Ingen signifikant ændring i koncentration i jorden over 2 uger

 

Problemer med den anvendte metode. En meget lille ændring fra langkædede til kortkædede alkaner indikerer muligvis metabolisme.

Trapp et al., 2000a

Affald fra olieraffinaderi

Svingel, bermudagræs

L

Efter 1 år 68 & 62% med græsser, 57% uden græsser

Ukendt

Gødning af planterne forbedrede nedbrydningen.

Hutch-inson et al., 2001

Råolie, PAH

Græsser og lucerne

L

Mere end 99%/4 uger for pyren.

I høj grad: mikrobiel nedbrydning; i mindre grad: plante optag, adsorption, abiotisk nedbrydning, udsivning

Analyse af PAH’er (men ikke metabolitter) i jord og plantevæv, analyse af nafthalen adsorberet til planterødder. Mikrobiel optælling for jord udført. 14CO2 målt i forskellige jorder. Tilstedeværelse af vegetation forstærkede elimineringen af PAH’er.

Schwab & Banks, 1994

Råolie med høj PAH koncen-tration.

Svingel, lucerne, skærmaks

L

Mere end 98%/4 uger for anthra-cen, mere end 97%/24 uger for pyren.

Mekanisme ukendt. Ikke signifikant udsivning eller akkumulering i plante; også usignifikant mineralisering til CO2 og irreversibel sorption.

Analyse af PAH’er i jord, rod og skud, 14CO2 analyseret i mineraliserings eksperiment. Tilstedeværelse af vegetation forøgede elimineringen af anthracen og pyren fra jord muligvis fordi mikrobielt antal var højere i tilplantet end i utilplantet jord.

Reilley et al., 1996

Blandede kulbrinte og PAH’er

Rajgræs

L

100%/17 uger for PAH i tilplantet, utilplantet og sterile jorder. Sum af kulbrinte: 97%/22 uger i tilplantet jord, 82%/ 22 uger i utilplantet jord, 16%/22 uger i steril jord.

Stimulering af mikrobiel aktivitet i tilplantede jorder er tydeligvis en af flere processer, som er ansvarlige for fjernelse af kulbrinte. Kun en meget lille del af kulbrintene detekteret i eller sorberet til rødder.

Analyse af jord og plante indhold af PAH og kulbrinte. Også bestemmelse af mikrobielt antal, jordrespirations-hastighed og jord dehydrogenase aktivitet. Effekten af planter i steril jord ikke undersøgt.

Günther et al., 1996

Anthracen

Busk-bønne

L

83%/30 dage i opløsning.

Adsorption til og absorption ind i rødder, metabolisme enten i bakterier eller plante, translokation af anthracen og metabolitter til andre plante organer.

Vækst i nærings-opløsning, anthracen og metabolitter identificeret i opløsning, rødder, stængel, blade og bælg.

Edwards, 1986

Benzo(a)pyren

Strandsvingel

L

Vegetation øgede mineraliseringen fra 4,0% til 4,1% på 180 dage.

Ukendt

Bestemmelse af massebalance, 14C-benzo(a)pyren anvendt. Vegetationen øgede også ekstraktabiliteten.

Epuri & Sorensen, 1997

Nafthalen

Strandsvingel, lucerne

L

65–85% / 12 timer (i opløsning) afhængig af planteart og vækststadie.

Afdampning, adsorption til rødder, optag i rødder.

Masse-balance eksperiment udført ved at analysere indhold af nafthalen (GC). Lipidindhold i rødder målt; resultater indikerer, at lipidindholdet er en kontrollerende faktor i adsorption.

Schwab et al., 1998

Fenanthren

Solsikke, ærte

L

>50% af fenanthren i opløsning (10 mg/l) omsat til fenoler på 1 time

Plantestofskifte eller bakteriel omdannelse.

In vitro omdannelse af fenanthren ved planterødder.

Liste & Alexander, 1999

Anthracen,

pyren

Hvede, havre, rajgræs, ærter, majs

L

Hurtigere nedbrydning med vegetation, men de endelige koncentrationer efter 6 uger var ens (lave).

Ukendt

Antallet af bakterier i rhizosfæren var ikke korreleret med nedbrydningshastighed.

Höflich & Günther, 2000

Anthracen, chrysen, dibenzo(a,h)anthracen

Kløver, rajgræs

L

Større chrysen og benzo(a,h)-anthracen nedbrydning med planter plus mycorrhizelle (rodvoksende) svampe.

Bakterielle PAH nedbrydere ikke fastslået med sikkerhed som værende årsag til nedbrydning, men dette var antydet udfra analyse af mikrobiel sammensætning.

Yderligere gavnlig indvirkning fra surfaktanter. Rodvoksende svampe ser ud til at understøtte de bakterielle nedbrydere.

Joner et al., 2001

PAH’er

8 typer af præriegræsser

L

97,3%/219 dage for benzo-(a)anthracen, 93,6%/219 dage for chrysen, 89,3%/219 dage for benzo(a)-pyren, 45,3%/219 dage for dibenzo(a,h)-anthracen

Alle i tilplantet jord.

?

Graden af PAH eliminering i tilplantet jord var signifikant større end i utilplantet jord. Optag og metabolisme i plante ikke undersøgt. Bakteriel aktivitet og identitet ikke undersøgt.

Aprill & Sims, 1990

PAH

Skærmaks, lucerne

L

9–12% reduktion af fenanthren /14 dage i tilplantet jord (sammenlignet med 8% reduktion i steril utilplantet jord).

?

Afdampning og mineralisering undersøgt ved måling af 14CO2. Ingen analyser angående koncentrationer af PAH eller metabolitter i jord og plante.

Schwab et al., 1995

PAH

12 græs-arter

F

Jord med bøffelgræs viste signifikant reduktion af nafthalen (sammenlignet med utilplantet jord) på dagene 301, 757 og 1045. Reduktionen var usignifikant på dag 162 og 462.

Ukendt mekanisme, men ingen opkoncentrering af PAH i skud eller rødder blev set.

Skærmaks (Panicum coloratum) udviste stort potentiale til at fjerne PAH fra våd lerjord. Efter 3 års vækst udviklede skærmaks de dybeste rødder af alle de testede græsser.

Qiu et al., 1997

PAH

Lucerne, græsser

L

I jord med initielt 200 mg/kg total PAH’er: 47,4–56,9% (total PAH)/6 måneder, 27,8–29,7% (carcinogene PAH’er)/6 måneder

I jord med initielt 100 mg/kg total PAH’er: 8–15,4% (total PAH)/6 måneder, 8,8–13,2% (carcinogene PAH’er)/6 måneder

(variation med planteart).

Rhizosfære forstærket bakteriel nedbrydning

Analyse af koncentration af PAH’er i jord (med og uden planter). Bakterielle populations-densiteter undersøgt. Optag og metabolisme i planten ikke undersøgt

Pradhan et al., 1998

PAH

Rajgræs

L

I frisk jord tilført PAH var nedbrydningen 34% i ikke-rhizosfærejord og 65% i rhizosfære jord. I aldret jord var nedbrydningen på henholdsvis 40% og 50%.

Det kunne ikke konkluderes, om den observerede effekt skyldtes optag i planter.

I aldret jord var antallet af mikrobielle nedbrydere højere i rhizosfærejorden end i bulkjorden. Mikrobiel nedbrydning kunne ikke fastslås med sikkerhed, da der ikke var inkluderet en steril kontrol i forsøget.

Binet et al., 2000

PAH

Naturlig succession

F

?

 

Undersøgelse af indvandring af vilde arter på et tidligere slam bassin (økologisk restituering).

Olson & Fletcher, 2000

PAH, fenoler, phthalater

Byg

F

Ingen reduktion i jord.

PAH i korn kom sandsynligvis fra atmosfæren.

Ingen kontaminanter fundet i jord eller forskellige gødninger. Kontaminanter detekteret i ppb niveau i korn.

Kirchmann & Tengsved, 1991

m-xylen

Pil

L

78%/3dage i hydroponisk system

95%/3 dage i jord.

I større grad: afdampning (reduceret i jord), i mindre grad: optag i planter, distribution til rødder, stængel og blade, mineralisering.

Koncentrationer i opløsning/jord/ luft bestemt med måling af 14C mærkede forbindelser. Der blev ikke set komplet mineralisering.

Trapp et al., 2000a

Cyanid

Pil og poppel

L

>99%/8 dage for pil i opløsning

4%/9dage for pil på gasværksjord (statistisk usikkert).

Optag og translokation til stængel og blade, interkonversion mellem forskellige cyanid former, nedbrydning, akkumulering.

Bestemmelse af betydningen af individuelle faktorer i pre-eksperiment. Afdampning målt. Risikovurdering gjort for feltforsøg.

Trapp & Christiansen, 2001

Toluen, fenol

Lucerne

L

(Kontinuert daglig tilførsel)

?

Massebalance beregninger tydede på, at nedbrydning sker (men ingen metabolitter detekteret).

Davis et al., 1993

Fenoler

Hakket plante mate-riale fra peberrod, kartoffel og ræddike

L

Med tilsætning af H2O2 varierede elimineringen mellem 73,5 og 100% på 2 timer. Uden tilsætningen var elimineringen 44–78%/2 timer.

Dekontaminering i vand baseret på enzymatisk aktivitet: oxidation og udfældning af polymere fra vandfase.

Eksperimenter med det formål at rense spildevand enzymatisk. Præliminære test med oprenset peberrod peroxidase og 2,4-diklorofenol-holdigt spildevand viste effektiv eliminering af forurening over et bredt pH interval.

Dec & Bollag, 1994

Fenol, 2,4-DCP, 2,4-D og 2,4,5-T

Kløver, alant, græsser, rævehale, gyldenris, cikorie, skærmaks

L

60%/60 dage for 2,4-D mineralisering.

27%/60 dage for 2,4,5-T mineralisering.

Begge i jord der tidligere har været associeret med enkimbladede plante typer.

Bakteriel nedbrydning.

Jorder med tidligere kontakt med en plant udviste øgede mineraliseringshastigheder (afhængig af den benyttede plantetype). Optag og metabolisme i planter ikke undersøgt.

Boyle & Shann, 1995

TCE

Fyrretræ, græs, urter, bælgplanter

F

55%/6 dage for bælgplanten.

Rhizonedbrydning.

Større mikrobiel aktivitet i rhizosfære jord end i ikke-rhizosfære jord. (Analyse af 14CO2). Nedbrydning vha. planter ikke undersøgt (kun rhizosfære jord uden levende rødder anvendt).

Walton & Anderson, 1990

TCE

En bælg-plante, en kurvblomst, en græs og en fyr

L

1–21%/18 dage

Optag, translokation og evapotranspiration.

14C analyseret i blad, stængel, rod og i luft.

Anderson & Walton, 1995

TCE

Poppel celle kulturer og poppel planter.

L

1–2% i plante celle kulturer/4 dage. Træer eksponeret kontinuert i 8 måneder.

Rhizo- og fytonedbrydning, akkumulering i planten og rødderne, afdampning.

Transpiration af TCE fra blade målt, metabolitter i plante og rod identificeret, TCE detekteret i stængler og rødder.

Newman et al., 1997

TCE

stedsegrøn eg, olieplante, savpalme

F

?

Optag fra grundvand, metabolisme.

Store mængder af trikloreddikesyre (metabolit) akkumuleret i blade.

Dou-cette et al., 1998

TCE

Poppel træer

F

Mere end 99%

/3 år

Mindre end 9% transpirerede til atmosfæren, fytonedbrydning, akkumulering i plantevæv, ingen rhizonedbrydning forekom.

TCE og metabolitter identificeret i plantevæv. Mineralisering af TCE var mindre i rhizosfærejord end i non-rhizosfære jord.

Newman et al., 1999

PCP

Kvikgræs

L

67%/155 dage

Optag, translokation, transpiration og mineralisering. Øget mineraliseringshastighed i tilplantet jord.

Analyse af 14C i jord, plante, rødder og skud, og 14CO2.

Ferro et al., 1994

PCDD, PCDF

Grøntsager af græskarfamilien (Cucurbitaceae)

F

?

Ingen optag fra atmosfæren eller absorption af afdampet PCDD/F. Optag gennem rødder, translokation til skud (over jorden). Akkumulering i grøntsagsskrællen.

Spekulation: rodudsondring mobiliserer PCDD/F og forøger derved biotilgængeligheden for rod optag.

Hülster et al., 1994

Klorerede opløsningsmidler

Lucerne

L

Tab:

76% TCA/dag og 80% TCE/dag

Rhizonedbrydning. Cometabolisme af TCE ved anaerob nedbrydning.

Analyser viste totalt fravær af oprindelig forbindelse eller intermediater i plantevævet (kan være forårsaget af immobilisering eller fiksering som voks i biomassen).

Narayanan et al., 1995

Klor-benzoat

Bønne, rajgræs

L

100%/4 dage

Rhizonedbrydning

P. fluorescence tilført. Bakterien er i stand til at nedbryde 2,5-DCB. Eliminering af kontaminanten skete hurtigere i tilplantet end i utilplantet jord.

Crowley et al., 1996

3-klorbenzoat

Rajgræs

L

?

Bakteriel nedbrydning forstærket af udsondring fra plante rødder. Metabolisme af 3-klorbenzoat som eneste C-kilde eller som co-metabolisme.

Bakteriel nedbrydning skete hurtigere i jord fra rajgræs rhizosfære end nonrhizosfære jord.

Haby & Crowley, 1996

3 organofosfat insekti-cider

Busk bønne

L

12,9%–17,9%/ 1 måned.

Rhizonedbrydning (men ikke udelukkende stimulering af bakteriel vækst med rodudsondringer, da tilsætning af udsondring til rod fri jordprøver gav mindre sikre konklusioner).

14CO2 udvikling fra en inkubations flaske med bønne plante rhizosfære målt. Metabolisme i planten ikke undersøgt.

Hsu & Bartha, 1979

Fenthion (pesticid)

Saltmarsk plante: Juncus roemerianus

L

50%/105 timer (sterilt mikrokosmos, ingen planter), 50%/35,5 timer (usterilt mikrokosmos, ingen planter), 50%/33,2 timer (usterilt mikrokosmos med planter).

Bakteriel nedbrydning, hydrolyse, fotolyse, adsorption til sediment.

Nedbrydning sker kun i øvre (1–7 mm) sediment lag. Metabolisme i planten ikke direkte undersøgt. Hydrolyse og fotolyse hastighedskonstanter og fordelingskoefficient (sediment/vand) målt.

O’Neill et al., 1989

2,4-D (herbicid)

Raps, hvede

L

95–100%/ 24timer

Bakteriel nedbrydning, ingen signifikant optag eller anden eliminering vha. planten.

Nedbrydning vist i rene bakterie kulturer. Bakterierne viste sig at kunne kolonisere rod overflade celler. Der skete ingen reduktion af 2,4-D i løbet af 24 timer ved fravær af bakterier. Eksperimenter udført i et hydroponisk system.

Van Zweiten et al., 1992

Atrazin

Majs

L

84% / 4 uger (71% / 4 uger i utilplantet kontrol, ikke en signifikant forskel).

Fytonedbrydning, rhizonedbrydning.

Metabolitter identificeret i planter groet i steriliseret jord. Atrazin blev mineraliseret i utilplantet jord inokuleret med identificerede atrazinmineraliserende bakterie arter.

Alvey & Crowley, 1996

Atrazin

Poppeltræer

L

27,8%/52dage; 29,2%/80 dage

Fytonedbrydning, rhizonedbrydning (kunne ikke skelnes).

Atrazin og metabolitter i plantevæv og jord identificeret.

Burken & Schnoor, 1997

Overfladeaktive stoffer: LAS & LAE

Akvatiske planter: andemad, rottehale.

L

86–99,6%/35 dage

Rhizonedbrydning (mineralisering skete hurtigere i rhizosfære end i rodfrit sediment).

Mineralisering vist med måling af 14CO2. Ingen test af effekt af bakterie eller plante alene. Der er potentiale for mineralisering af overfladeaktive stoffer i rhizosfæren af rottehale og andemad.

Federle & Schwab, 1989

Overfladeaktive stoffer (kationiske, anioniske, non-ioniske)

Sojabønne, majs

L

8–65%/26 dage (varierede med plante og surfaktant type).

Formodet rhizonedbrydning forstærket ved mikrobiel aktivitet.

Mikrobielle biomasse øget i tilplantet jord. Dette medfører øget nedbrydningshastighed.

Knaebel & Vestal, 1992

MTBE

Hybrid popler

L, F

(MTBE forekommer ikke i forurenet jord, men derimod i grundvand)

Planteoptag af forurenet grundvand.

Planter optog forurenet grundvand og afdampede den MTBE, som befandt sig i grundvandet.

Hong et al., 2001

Nedbrydnings-produkter af sennepsgas

Havre (Avena sativa)

L

20 ganges øgning af mængden af nedbrydningsprodukter.

Fytonedbrydning

Nedbrydning øget, når indol eddikesyre blev tilført.

Zakharova et al., 2000