| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Fytoremidiering af tungmetalholdigt dambrugsslam

3 Projekt 2001

• 3.1 Formål
• 3.2 Forsøg med pil og slam
  • 3.2.1 Opstilling
  • 3.2.2 Forløb
  • 3.2.3 Høst
  • 3.2.4 Metalanalyser
• 3.3 Resultater
  • 3.3.1 Biomasse
  • 3.3.2 Optag af cadmium og nikkel
  • 3.3.3 Potentiale for jordrensning

3.1 Formål

Formålet med de videre undersøgelser var at teste de udvalgte kloner fra pilotprojektet yderligere. Dels var vi interesserede i, om resultaterne fra 2000 var reproducerbare, dels ville vi se nærmere på fordelingen af tungmetallerne i de forskellige plantedele (ved, rødder, blade) for at kunne gå længere ind i en diskussion af mulighederne for rensning af dambrugsslam i kombination med biobrændselproduktion.

3.2 Forsøg med pil og slam

Forsøgene med pil i 2001 var stort set identiske med forsøgene i 2000, bortset fra at de allerdårligste kloner var pillet ud. Da vi i 2000 mod forventning ikke havde S. alba med, inkluderede vi den i 2001. Desuden er en anden klon, Buhl, medtaget på anbefaling af Aage Bach, Ny Vraa bioenergi. På baggrund af resultaterne fra 2000 og en forventning om, at den mest realistiske dyrkningsform vil være slambede kun med slam eller med en meget høj koncentration af slam sammenlignet med udbringning af slam på almindelig landbrugsjord, valgte vi i 2001 kun at køre forsøg i potter udelukkende med slam samt i potter med halvt slam (15 cm lag) og halvt jord. I en marksituation ville det svare til, at man tilførte 150 l slam/m², hvilket giver 100 kg/ha med en slamdensitet på 0,67 kg/l.

3.2.1 Opstilling

Forsøgene blev kørt i 13 l potter, som blev fyldt helt op. I nogle potter var der kun slam fra Kærhede dambrug (fra samme bunke som i 2000, metalindhold målt til 3,2 ± 0,5 mg Cd/kg og 62 ± 9 mg Ni/kg), mens der i andre potter var sandjord fra Kærhede Dambrugs marker (0,2 ± 0,1 mg Cd/kg og 1,7 ± 0,1 mg Ni/kg) i den nederste halvdel og slam øverst. Alle potter blev dækket med kraftig, sort plastic, som blev fæstnet med elastik. Midt i potten blev prikket et hul til pilestiklingen. Vanding blev ligeledes foretaget gennem et hul i plasticdækket vha. et vandingsspyd.

Til årets forsøg var udvalgt klonerne Aage, S. alba, Buhl, Carl Jensen, Loden, Jodis og Tora. Disse kloner blev testet i begge behandlinger, med 10 replikater med kun slam og 5 replikater med halvt jord og halvt slam. Pilestiklingerne kom i jorden 27. april, da frosten omsider var gået af jorden.

3.2.2 Forløb

Dette års afdækning af potterne fungerede tilfredsstillende. Der var således ikke problemer med uønsket vandnedtrængning. Ved høst blev der fundet en del bladbiller (formentlig Phylloedecta vitellinae, Lille pilebladbille) og store bladlus (Tuberolachnus salignus, Stor pilebladlus) på hhv. blade og stilke/stængler, men de syntes ikke have udrettet skade af betydning.

3.2.3 Høst

De overjordiske dele blev høstet 25.-26. oktober, grene og blade for sig, og rødderne blev taget op et par dage senere. Udvalgte prøver blev vejet umiddelbart efter høst for at bestemme vådvægt. Alle pilekviste og blade blev tørret ved 80°C, hvorefter tørvægten af kvistene blev bestemt. Bladbiomassen blev ikke målt, da nogle blade var faldet af ved høst. Det midterste stykke af den længste kvist fra hver potte blev markeret med henblik på metalanalyser.

3.2.4 Metalanalyser

Det udvalgte materiale blev knust i en prøveknuser (Retsch). Derefter blev udtaget 0,3 g, som blev overhældt med 4 ml koncentreret HNO₃ (Suprapur, J.T. Baker). Efter ca. 16 timer blev prøverne nedbrudt i mikrobølgeovn, 25-35 minutter ved 195°C. Derefter blev prøverne fortyndet til 25 ml med destilleret vand (ELGA). Indholdet af cadmium og nikkel blev derefter bestemt med grafitovnsatomabsorptionsspektrometri (GF-AAS). Til cadmiumanalyserne blev brugt NH₄H₂PO₄ som modifier og til nikkelanalyserne Mg(NO₃)₂. Parallelt med prøverne blev kørt dels blindprøver for at tjekke for forurening, dels certificeret referencemateriale (spinat, National Institute of Standards and Technology) for at tjekke nedbrydningen og målingernes nøjagtighed.

3.3 Resultater

3.3.1 Biomasse

Tørvægten af det høstede pileved fremgår af Tabel 3.1. I slam alene varierede biomassen fra 38 til 54 g per plante, mens den i halvt slam, halvt jord varierede mellem 29 og 47 g. Der var således en tendens til, at pilen voksede bedre i slam alene.

Tabel 3.1. Vedbiomasse (tørvægt) af de forskellige pilekloner efter ca. 7 måneders vækst i hhv. slam alen og halvt slam, halvt jord.

Vandprocenten i det nyhøstede ved var 51 2,6.

Den maksimale bladbiomasse blev målt til ca. 23 g, men desværre var en del blade gule, og på nogle planter manglede de fleste blade. Den gennemsnitlige rodbiomasse skønnes at have været omkring 20 g. En del af de vejede rødder var mindre, men dette skyldes formentlig, at noget af rodbiomassen er blevet i klumpen af slam/jord. Tilsvarende vejede enkelte rødder betydeligt mere, men dette skyldes formentlig vedhæftet slam/jord, som ikke er blevet skyllet af.

3.3.2 Optag af cadmium og nikkel

Ved eksponering i slam alene optog pilen i gennemsnit mellem 1,1 og 2,9 mg Cd/kg ved. Det tilsvarende nikkeloptag var mellem 0,5 og 0,9 mg/kg (Tabel 3.2). I halvt slam, halvt jord varierede Cd-optaget mellem 0.9 og 2,2 mg/kg, Ni-optaget mellem 0,3 og 0,6 mg/kg. Cd-optaget i rødderne var omtrent som for veddet, mens rødderne indeholdt betydeligt mere Ni end veddet (Tabel 3.2). Cd-indholdet i bladene var ca. det dobbelte af vedindholdet, mens Ni-indholdet i bladene var 3-6 gange så højt som i veddet (Tabel 3.2).

Tabel 3.2. Indhold af cadmium og nikkel (mg/kg tørvægt) i forskellige plantedele efter 7 måneders eksponering i halvt slam og halvt jord ("slam/jord") eller slam alene ("slam") for forskellige pilekloner.

3.3.3 Potentiale for jordrensning

Potentialet for jordrensning er estimeret ved at gange den opnåede vedbiomasse med det målte tungmetalindhold (Tabel 3.2). Hvad angår Cd-potentiale, topper Jodis, Loden og Aage listen uanset eksponeringsform, mens S. alba har det højeste Ni-potentiale.

Tabel 3.2. Gennemsnitligt, beregnet potentiale SD for optag af cadmium og nikkel efter en vækstsæson for forskellige pilekloner dyrket i slam alene ("slam") eller halvt jord og halvt slam ("slam/jord"). Potentialer er angivet i g per plante.

Hvis man antager, at pilen efter 3 vækstsæsoner har en tørvægt 20 gange så høj som efter 1 sæson (Ledin 1996, Danfors et al. 1998), dvs. ca. 800 g, og at de optager tungmetaller til samme koncentrationer i veddet, dvs. maksimalt 3 mg Cd/kg og 1 mg Ni/kg, svarer dette til et Cd-optag på 2,4 mg og et Ni-optag på 0,8 mg per plante i løbet af de tre første vækstsæsoner. Med et Cd-indhold i slammet på 3,2 mg/kg og et Ni-indhold på 62 mg/kg svarer det til, at en plante kan rense hhv. 1,0 og 0,025 kg slam til grænseværdierne for cadmium og nikkel (hhv. 0,8 og 30 mg/kg slam) i løbet af de tre første vækstsæsoner.

Vi antager nu, at pilen høstes hvert tredje år, og at biomassen år 6, 9 osv. svarer til det dobbelte af biomassen produceret efter 3 år (Ledin 1996, Danfors et al. 1998). Der plantes med en tæthed svarende til ca. 15000 stiklinger pr. hektar, hvilket giver, at hver pileplante har 0,67 m². Hvis slamlaget er 25 cm tykt, svarer det til, at hver plante har 0,17 m³ slam. Med en densitet på ca. 0,67 vil hver plante skulle rense ca. 112 kg slam, hvilket skønnes at ville tage 55 høstcykler, dvs. 165 år for Cd og et endnu mere astronomisk antal år for Ni.

Ud fra de målte koncentrationer i de høstede blade og biomassen af disse skønnes det, at op til 230 μg Cd og 85 μg Ni pr. plante tabes til jorden via bladene det første efterår. Formentlig vil dette tab vokse proportionalt med vedbiomassen, dvs. være ca. 20 gange så stort det tredje efterår.

Røddernes indhold af Cd svarer nogenlunde til veddets, mens indholdet af Ni er 10-30 gange så højt i rødderne som i veddet. Formentlig er begge værdier over.estimeret, idet der utvivlsomt har hængt rester af slam/jord ved rødderne efter skylning. På den anden side vil rødder, der trækkes op og ikke skylles, bære meget større mængder Cd og Ni. Beregninger af jordrensningspotentialet ved en alternativ dyrkningsstrategi, hvor hele pileplanten høstens hvert tredje år (som foreslået af dambrugerne) på baggrund af de her målte indhold af metaller i rødder giver ikke resultater, der afviger væsentligt fra de ovenfor nævnte for cadmium. Dels er rodbiomassen ca. halvt så stor som vedbiomassen, og dels vil høst hvert tredje år nedsætte den gennemsnitlige biomasse (og dermed potentialet for rensning) i pilens levetid, da pilen vokser til ca. dobbelt biomasse år 6 sammenlignet med år 3 (jvf. Danfors et al. 1998). For nikkels vedkommende vil potentialet nok for nogle pilekloners vedkommende øges ved høst af hele planten, men det samlede potentiale vil aldrig overstige potentialet for cadmiumoptag. Et hurtigt overslag, hvor man antager, at pilen opnår 20 gange så høje koncentrationer i rødderne som i veddet, giver, at pilen maksimalt kan indeholde 8,8 mg Ni/plante efter de tre år og dermed rense 0,28 kg jord til grænseværdien. De 112 kg jord, som hver plante skal rense, vil efter lignende antagelser som ovenfor (afsnit 3.3.3) have nået grænseværdien for nikkel efter 407 cykler af tre år, dvs. 1221 år.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Maj 2004, © Miljøstyrelsen.