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

Undersøgelse af piletræers evne til at vokse i saltholdigt havneslam, samt optagelse og nedsivning af udvalgte stoffer

5 Anvendelsespotentiale

• 5.1 Ekstraktionspotentiale
• 5.2 Muligheder for optimering og konsekvensberegninger
• 5.3 Miljømæssige konsekvenser

I lyset af resultaterne fra forrige kapitel er det i dette kapitel søgt at give bud på phytoekstraktionsmetodens potentiale indenfor rensning af havnesediment samt muligheder for at forbedre konceptet.

5.1 Ekstraktionspotentiale

I slutningen af oktober 2001 blev der høstet ¼ af pilene i kasse 2 (”Aage”). På dette tidspunkt havde pilene i kasse 1 og 3 stort set tabt alle blade, mens en del stod tilbage i kasse 2. Selvom stænglerne i kasse 2 var højere end de andre, blev de høstede pil derfor anset som vægtmæssigt nogenlunde repræsentative for det gennemsnitlige udbytte, før løvfaldet satte ind.

Pilenes vådvægt var 519,5 g, mens vægten efter tørring ved 50°C, indtil vægten stabiliserede sig, (tørvægten) var 224 g. Det høstede areal udgjorde 0,74 m², hvilket svarer til et udbytte på omkring 3 tons TS/ha. I sammenligning med de normale 10-12 tons TS/ha om året angivet af Goor et al. (2001) er der tale om et ringe udbytte, der dels kan forklares ved mangel på næringsstoffer og måske vand i det første år, og dels at væksten tilsyneladende stagnerede efter tilførsel af det salte havnesediment.

Et af delmålene var at undersøge optag af tungmetaller. Kobber opkoncentreres som før nævnt ikke i pilene. Startkoncentrationer og maksimalkoncentrationer i pilene af de 3 øvrige tungmetaller ses i tabel 5.1.

Tabel 5.1. Startkoncentrationer, maksimale koncentrationer og dage til den maksimale koncentration er opnået for tungmetallerne Ni, Cd og Zn i de tre pilekloner.

Tallene tyder på, at det maksimale optag opnås efter 1-2 måneder, idet optaget i × Salix viminalis ser ud til at foregå hurtigst. Koncentrationsforskellene er ikke store, men det ser ud til, at Salix schwerinii × Salix viminalis optager Cd lidt bedre, og × Salix viminalis optager Zn dårligere end de to andre kloner. Nikkeloptaget synes væsentligt bedre i × Salix schwerinii end i de andre kloner.

Regnes der med et udbytte på 3 tons TS pr. ha efter en indledende vækstsæson fulgt af en sæson med tilførsel af forurenet havnesediment, kan det totale optag af tungmetal beregnes i gram pr. hektar udfra tallene i tabel 5.1. Resultaterne ses i tabel 5.2.

Tabel 5.2. Totalt optag af nikkel, cadmium og zink i pileklonerne.

Udfra disse tal kan rensningsgraden for bundsedimentet fra Kalvehave Havn beregnes. Til kasse 1,2 og 3 blev der i løbet af eksperimentet tilført hhv. 122,7, 120,1 og 120,1 kg sediment-tørstof med gennemsnitlige koncentrationer på hhv.: Cu: 149 mg/kg TS, Ni: 41,9 mg/kg TS, Cd: 2,8 mg/kg TS og Zn: 442 mg/kg TS. Regnes der med et kasseareal på 3 m² (1,25 m × 2,40 m), fås rensningsgraderne for Ni på 0,09-0,18%, Cd på 0,35-0,45% og Zn på 0,37-0,48%. Det er herudfra helt klart, at der i praksis må doseres langt mindre mængde sediment pr. overfladeareal, hvilket naturligvis også vil bevirke, at pilene bliver langt mindre påvirkede af saltet. Ønskes der en 50% reduktion af koncentrationerne af zink i 5 tons sediment-tørstof fra Kalvehave Havn, og anvendes klonen ”Aage”, skal sedimentet udfra de foreliggende tal fordeles på et areal svarende til:

5000 kg TS × 0,221 g Zn/kg TS / 856,8 g Zn/ha = 1,3 ha

Optaget sker i løbet af 1-2 måneder. Beregningen forudsætter dog, at optaget er uafhængigt af koncentrationen i sedimentet, hvilket sandsynligvis ikke er tilfældet. Desuden regnes der med, at Zn-indholdet i pilen er konstant, men det vides, at koncentrationen i pilens træ er væsentligt lavere end i øvrige plantedele. Oprensningsgraden er af næsten samme størrelsesorden for cadmium, men mindst 3 gange mindre for nikkel. Det må understreges, at ovenstående beregning baserer sig på, at pilene gives noget nær de værst tænkelige vækstbetingelser. I det følgende afsnit er der foretaget beregning på oprensningspotentiale under optimale vækstforhold.

TBT optages ikke i piletræerne, men nedbrydes efter udbringning. Udfra de foreliggende data er nedbrydningen 1.-ordens (nedbrydningsraten proportional med koncentrationen) med en halveringstid på 41 dage.

Det er i dette projekt ikke undersøgt, om piletræerne fremmer PAH-fjernelse.

5.2 Muligheder for optimering og konsekvensberegninger

Klonen Aage (× Salix schwerinii) ser ud til at kunne klare tilførsel af ikke- afvandet sediment fra Kalvehave Havn uden at gå ud. En enkelt tilførsel af en begrænset mængde vil næppe bevirke andre tilbageslag end et kort ophold i væksten. Det kan dog, såfremt vandfasen kan overholde gældende udledningskrav, overvejes at bundfælde sedimentet fra Kalvehave Havn i et døgns tid, pumpe saltvandet tilbage i havnebassinet og herefter skylle en enkelt gang med ferskvand. Hvis sedimentet herefter kan bundfældes uden vanskeligheder, vil saltholdigheden næppe udgøre noget problem. Samme fremgangsmåde vil være anbefalelsesværdig med bundsediment fra havne med højere saltholdighed.

Det kan tillige anbefales at give pilene bedre vækstbetingelser ved at plante dem i jord på et solrigt areal og desuden sørge for rigelig vanding i tørre perioder og ved tilførsel af bundsediment. Ved gødning med bundsediment vil tilførsel af ekstra fosfat og specielt kalium være anbefalelsesværdigt. Kan der opnås et udbytte som ved optimale vækstbetingelser, vil rensningsgraden muligvis kunne øges med en faktor 3-4 i forhold til beregningerne i foregående afsnit. Pilene høstes senest i oktober inden løvfald.

Under optimale vækstbetingelser regnes der med et årligt udbytte på 10-12 tons TS/ha. Ved nedskæring 2 gange i løbet af vækstsæsonen vurderes udbyttet, inklusiv blade, i bedste fald at kunne nå op omkring 15 tons TS/ha/år. Forudsættes pilene således at gives optimale forhold, vil klonen ”Aage” alt andet lige kunne optage 4284 g Zn/ha, vil en 50% reduktion i 5 tons sediment-tørstof kunne opnås ved fordeling på et areal svarende til:

5000 kg TS/ton × 0,221 g Zn/kg TS / 4284 g Zn/ha = 0,26 ha

Svarende til en årlig kapacitet på godt 19 tons TS per ha.

Tilsvarende fås for nikkel og cadmium:

5000 kg TS/ton × 0,0419 g Ni/kg TS / 151,5 g Ni/ha = 1,38 ha

5000 kg TS/ton × 0,0028 g Cd/kg TS / 21 g Cd/ha = 0,67 ha

Svarende til årlige rensningskapaciteter på hhv. 3,6 og 7,5 tons TS per ha.

Stagnerer væksten ikke eller kun kortvarigt som følge af tilførsel af saltvand, vil der tillige forekomme optag af kobber p.g.a. udbygning af biomassen. Ved et totalt udbytte på 15 tons TS pr. år og en 80% udbygning på en vækstsæson samt en gennemsnitlig Cu-koncentration i piletræerne på 8 mg/kg TS (naturlig baggrundskoncentration) kan der optages:

12000 kg TS × 8 mg/kg TS = 96 g Cu/ha

Svarende til en 13% reduktion i 5000 kg TS.

Der er i ovenstående beregninger ikke taget højde for udvaskningen af tungmetaller fra sedimentet. Regnes der med gennemsnitlige koncentrationer i afløbsvandet fra kasse 3 (kun naturlig nedbør): Cu: 7,2 µg/l, Cd: 0,6 µg/l, Zn: 1,6 mg/l og Ni: 2,8 µg/l samt den gennemsnitlige normalnedbør i Københavnsområdet fra april til november (442 mm), fås følgende udvaskninger pr. ha:

Hvilket i sig selv svarer til følgende rensningsgrader for 5 tons sediment-tørstof:

Ovenstående beregning forudsætter, at baggrundsindholdet af tungmetallerne i regnvandet er nul. Der er således tale om maksimale rensningsgrader ved udvaskning.

Endelig må det bemærkes, at saltholdigheden i Kalvehave Havn er lavere end i de fleste danske farvande. Det er muligt, at ”normalt” havvand med en saltholdighed på 35‰ S vil forårsage uoprettelige skader på piletræerne.

5.3 Miljømæssige konsekvenser

Bundsedimentet er let forurenet med tungmetaller og PAH'er, men det er først og fremmest dets ret høje indhold af TBT samt nedbrydningsprodukterne DBT og MBT, der gør det problematisk. Det ser imidlertid ud til, at TBT og nedbrydningsprodukter omsættes i sedimentlaget og ikke i nævneværdigt omfang trænger længere ned. Det er ikke lykkedes at kvantificere TBT i afløbsvandet, men koncentrationen ser ud til at være lavere end niveauet, hvor marine organismer begynder at påvirkes, idet detektionsgrænsen er på niveau med det laveste effektniveau. Sammenfattende indikerer vore resultater derfor, at udspredning på marker har en positiv effekt på omsætningen af TBT i havnesedimentet. Det er meget tænkeligt, at piletræerne har en indirekte positiv effekt på nedbrydningen af TBT. Området omkring planterødder vides at være særligt rigt på mikroorganismer og med en særlig høj diversitet. Dette skyldes primært, at planterødderne udskiller organiske syrer, der forsyner mikroorganismerne med en lettilgængelig carbon- og energikilde (Erickson et al., 1994). Det samme kan gøre sig gældende for PAH'er.

Afløbsvandet overholder drikkevandskriterierne for kobber, cadmium og nikkel samt PAH'er, mens der er en let overskridelse for zink. Risiko for væsentlig forurening af omgivelserne med disse stoffer er derfor lille. Anderledes stiller sagen sig for klorid, der i stort omfang vil infiltreres. Forsøgsmarker bør derfor plantes nær havet, hvilket også vil være hensigtsmæssigt udfra et transportmæssigt synspunkt, og desuden i god afstand fra grundvandsindvindinger. Der skal tages højde for at drænvand fra pilemarkerne kan overholde gældende udledningskrav.

Det er muligt, at PAH'er vil akkumuleres i overjorden, men igangværende undersøgelser i Miljøstyrelsens regi forventes at belyse dette nærmere. Til gengæld opnås en god afvanding af sedimentet og dermed en væsentlig reduktion af affaldsvolumenet - omkring en faktor 10 baseret på vore erfaringer.

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

Version 1.0 Januar 2006, © Miljøstyrelsen.