|
Fytoremidiering af tungmetalholdigt dambrugsslam 4 Diskussion
4.1 Sammenligning af resultater for 2000 og 2001"Potentialet" for rensning af Cd- og Ni-holdigt slam for 2000 kan sammenlignes med potentialet for 2001, hvis man dividerer tallene for 2000 (Figur 2.2) med 2, idet man antager en vandprocent på ca. 50, jvf. resultaterne fra 2001. En sådan sammenligning viser, at potentialet i 2000 var lidt større end i 2001. Forskellene mellem de to år skyldes forskelle i optag, ikke i biomasse, hvilket formentlig skyldes, at slamkoncentrationerne var højere i 2000 (6,0 mg Cd/kg og 93 mg Ni/kg i 2000 mod 3,2 og 62 i 2001). Desuden kan biotilgængeligheden af metallerne eventuelt have ændret sig under lagringen af slammet. Årsagen til det lavere indhold af metaller i slammet i 2001 sammenlignet med 2000 kendes ikke. For det første er slambunken formentlig temmelig inhomogen bl.a. mht. metalindhold. For det andet kan man tænke sig, at en nedsivning af metallerne til dybere slamlag har fundet sted fra 2000 til 2001, selvom metallerne generelt forventes at være kraftigt bundet til slammet. 4.2 Bladenes betydning for metaloptagetEn betydelig del af det optagne tungmetal recirkuleres til jord/slam ved løvfald, idet bladbiomasse skønnes at være ca. halvt så stor som vedbiomassen, mens metalindholdet i bladene er 2-6 gange så højt som i veddet. Ved at vælge at høste inden løvfald kunne denne recirkulering forhindres, og remedieringspotentialet ville derved stige. De år, der ikke høstes, vil en betydelig metalpulje dog stadig vende tilbage til jorden, med mindre man finder en metode til at opsamle bladene hvert år. 4.3 Røddernes betydningCd-indholdet i rødderne er sammenligneligt med indholdet i veddet, hvorimod Ni-indholdet er større i rødderne. Det reelle optag er svært at måle, da en del er adsorberet på røddernes overflade, dvs. ikke optaget. På den anden side vil en eventuel "høst" af rødderne med plov eller harve også medføre, at (endnu mere) slam/jord følger med rødderne op. Dette vil formentlig ikke udgøre noget problem i forbindelse med afbrænding under kontrollerede forhold i affaldforbrændingsanlæg (askeopsamling, evt. skorstensfilter). Et jævnligt optag af rødder vil dog øge arbejdsbyrden til energipilproduktionen væsentligt, idet man så er nødt til at sætte nye stiklinger hver gang. På baggrund af nærværende forsøg er det ikke muligt at afgøre, præcis hvor meget cadmium og nikkel, man vil få med op, hvis man i stedet for at høste de overjordiske dele hvert tredje år vælger at trække hele planten op og derefter plante nye stiklinger. Umiddelbart synes potentialet for rensning af slammet dog ikke at kunne øges ad den vej. 4.4 LangtidsperspektiverDe overslag, der er præsenteret i afsnit 3.3.3, viser, at pilestiklingerne ikke inden for en overskuelig tidshorisont vil kunne rense slammet til Cd- og Ni-koncentrationer under grænseværdierne, hvis pilene gror i fx bede kun med slam eller med halvt slam og halvt jord. Resultaterne fra 2000 viser, at optaget af metaller falder, hvis slamdoseringen sænkes (Figur 2.1), og potentialet for rensning falder endnu mere (Figur 2.2). Det sidste er måske delvis en effekt af forskelle i gødningstilgængelighed, idet forskellene i potentiale jo er en kombination af metaloptag og vækst. Et tilskud af fx handelsgødning ville formentlig ligeledes resultere i en bedre vækst, men da de fleste gødningsformer også indeholder cadmium og/eller nikkel, vil de øge indholdet af disse stoffer i jorden og dermed kræve et endnu højere rensningspotentiale. Hvis man ser bort fra gødningseffekten, viser Figur 2.2, at metaloptaget ved slamdoseringer svarende til landbrugsmæssig anvendelse er 1/3 –1/2 af optaget ved eksponering i rent slam. Hvis vi antager, at der udbringes 30 t/ha, svarer det til, at hver pileplante har 2 kg slam til rådighed ved en plantetæthed på 15000/ha. Med et optag på 1/3 af optaget ved slam alene svarer det til, at hver plante kan rense 0,33 kg slam for Cd og 0,0083 kg slam for Ni i løbet af de første tre år og hhv. 0,67 og 0,017 kg de følgende høstcykler à tre år med de metalkoncentrationer, vi havde i slammet i 2001. For Cd vil det således tage pilen ca. 12 år at rense de 2 kg slam, og for Ni ca. 354 år, begge dele under forudsætning af, at det årlige optag ikke falder, hvilket ikke er realistisk, idet tilgængeligheden af metallerne vil falde med tiden som følge af optag og evt. binding til den underliggende jord. Den lavere slamdosering betyder desuden, at større arealer skal tilplantes med pil, og lukkede dyrkningssystemer med fx membran under vil formentlig ikke være praktisk mulige. 4.5 Andres erfaringer med pilAndersen et al. (2002) undersøgte forskellige plantearters evne til at rense seks jorder for diverse spormetaller, heriblandt Cd og Ni. Undersøgelserne blev gennemført som korttidsforsøg i kar i vækstkamre, dvs. under omstændigheder, der i nogen grad lignede forsøgene beskrevet i denne rapport. Jordernes Cd-indhold varierede fra 0,18 til 4,7 mg/kg, og Ni-indholdet fra 3,4 til 41 mg/kg. Den valgte pileklon, Salix burjatica "Germany", opnåede Cd-koncentrationer i de overjordiske dele på 1,1-9,8 mg/kg, dog typisk ca. 2 mg/kg. Ni-indholdet var 0,47-1,7 mg/kg. Resultaterne fra Andersen et al. (2000) stemmer således godt overens med resultaterne fra nærværende projekt, hvad angår pilens optag af de to metaller. Landberg og Greger (1996) målte indholdet af bl.a. Cd i 15 forskellige pilekloner indsamlet i et forurenet område i Polen. Jordens Cd-indhold var 67 mg/kg, mens pileveddet indeholdt fra mindre end 0,1 til 1,2 mg Cd/kg, hvorimod rodindholdet var langt højere. Dette taler for en produktion af "rent" brændsel på forurenet jord, men bestemt ikke for brugen af pil i fytoremedieringsøjemed. Robinson et al. (2000) målte vedkoncentrationer på ca. 6 mg Cd/kg i pil, som havde vokset under feltforhold i jord med 0,6-60 mg Cd/kg. Ved højere Cd-koncentrationer i jorden steg optaget i pileveddet op til ca. 20 mg/kg ved et Cd-indhold i jorden på ca. 100 mg/kg. Forfatterne konkluderer, at pil vil kunne anvendes til at rense landbrugsjord for det cadmium, der er tilført med gødning gennem de sidste 100 år, forudsat at resultaterne fra deres potteforsøg også gælder for feltforhold. Felix (1997) undersøgte bl.a. en Salix viminalis-klons (78198) evne til at rense jord med 6,6 mg Cd/kg og regnede ud, at det ville tage mellem 77 og 206 år, hvilket jo ikke er alt for lovende. 4.6 Andre plantearter en mulighed?Cd-indholdet i planter er generelt mindre end 3 mg/kg (Reeves & Baker 2000), men kan nå op til 20 mg/kg i planter, der vokser i Cd-rig jord. Visse varianter af Thlaspi caerulescens (en art af pengeurt) kan akkumulere mere end 1000 mg/kg. Pilen anvendt i dette projekt må således siges at ligge i den høje ende af normalområdet. Af værdien fundet i litteraturen kan nævnes, at Hibiscus cannabinus optog 24 mg Cd/kg og Sinapis sp. (Indian mustard) 15 mg Cd/kg fra jord med 8 mg/kg (Bañuelos & Ajwa 1999); mælkebøtte (Taraxacum officinale) optog 15 mg Cd/kg fra jord med gennemsnitligt 8,5 mg/kg (0,7-21 mg/kg), andre plantearter 4,2-11,5 mg Cd/kg (Pichtel et al. 2000). I det ovenfor beskrevne forsøg af Andersen et al. (2000) viste alpepengeurt, Thlaspi cserulescens, sig at kunne optage Cd til langt højere koncentrationer end de øvrige plantearter, nemlig op til 125 mg/kg, mens pengeurtens evne til at optage Ni ikke var specielt bemærkelsesværdig. På baggrund af deres resultater konkluderer Andersen et al. (2000), at det vil være realistisk over en periode på 10-20 år at rense jord for cadmium under feltforhold ved hjælp af Thlaspi, evt. i kombination med pil. For nikkel og andre metaller er udsigterne derimod ikke så lovende. Mange Alyssum-arter (krognål) optager Ni til høje koncentrationer (op til 10000 mg/kg (reviewed i Reeves & Baker 2000)). Derudover findes gode Ni-akkumu.lerende arter i flere familier, især vortemælk (83 arter), korsblomstrede (82 arter), kurveblomster (27 arter), Flacourtiaceae (19 arter), buksbom (17 arter) og krapfamilien (12 arter). Således ser der ikke umiddelbart ud til at være potentielle energiafgrøder blandt de bedste Ni-optagende arter, og muligheden for rensning af jord eller slam forurenet med nikkel er formentlig heller ikke særligt gode, jvf. Andersen et al. (2000). 4.7 Kan biotilgængeligheden af metallerne øges?Lave optag af tungmetallerne kan dels skyldes, at disse ikke er biotilgængelige, fordi de bindes hårdt til jorden, dels at planterne undgår at optage dem. Forskellige stoffer kan øge biotilgængeligheden af tungmetaller i jord og lignende medier. Således beskriver Robinson et al. (2000), hvordan de chelerende stoffer EDTA (ethylendiamintetraeddikesyre), DTPA (diethylentriaminpentaeddikesyre) og NTA (nitrilotrieddikesyre) kan øge optaget af Cd i pil og poppel til næsten det dobbelte i en kort periode efter tilsætning af stoffet. Effekten forsvandt dog allerede efter halvanden måned, hvilket betyder, at de chelerende stoffer skal tilsættes kort før høst. En øgning i tilgængelighed og dermed optag kan i nogle jorder opnås ved kunstig forsuring af jorden (fx Tichy et al. 1997). Tilsætning af stoffer, der øger biotilgængeligheden, vil dog øge risikoen for udvaskning af cadmium og nikkel. 4.8 Økonomiske aspekterPå grund af de dårlige prognoser mht. til rensning af dambrugsslammet for især nikkel går vi ikke nærmere ind i de økonomiske forhold ved piledyrkning. Det kan dog nævnes, at energipil antages at kunne give et økonomisk udbytte svarende til konventionelle afgrøder (Ledin 1996). 4.9 Konklusioner/anbefalingerPå baggrund af vore forsøg med dyrkning af pil i potter med små og store koncentrationer af cadmium- og nikkelholdigt dambrugsslam må vi konkludere, at ingen af de testede pilekloner vil være i stand til at rense slammet for nikkel inden for en overskuelig tidshorisont. Efter en optimering af metoden vil rensning af slammet for cadmium vha. pil vil måske være en mulighed under de rette dyrkningsbetingelser, dvs. små doser af slam på/i jorden svarende til almindelig slamanvendelse i landbruget. Dette forudsætter, at vore resultater fra en dyrkningssæson i potter kan ekstrapoleres direkte til flerårig dyrkning under almindelige feltforhold. For nikkel er perspektivet for anvendelse af fytoremediering af dambrugsslam vha. pil meget dårligere. Hvis rensning for nikkel nogensinde skal blive en mulighed, vil det kræve pilekloner med dramatisk højere nikkeloptag i kombination med metoder, som øger tilgængeligheden af nikkel i slammet kraftigt. Andre metoder til rensning eller bortskaffelse af slammet må derfor overvejes. Det store indhold af organisk stof taget i betragtning kunne afbrænding af slammet under kontrollerede forhold i affaldforbrændingsanlæg måske være en mulighed.
|