Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, přenos a zatížení

Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Universität Göttingen Interdisciplinární centrum pro udržitelný rozvoj na univerzitě Göttingen

Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, přenos a zatížení Dr. Benedikt Sauer, Prof. Dr. Hans Ruppert, Dipl.-Geow. Wiebke Fahlbusch

IZNE


IZNE

Problematika • Hledání smysluplných možností využívání místních i regionálních velkoplošně zatížených zemědělských ploch, • Téměř 10 % veškerých zemědělských ploch (pole a pastviny) v Německu jsou potencionálně zatížené. • V Dolním Sasku se odhaduje, že přibližně 50 000 ha zemědělských ploch v okrajových a vnějších nivách jsou zatížené. • Příklady: záplavová území, kanalizace, průmyslové oblasti s těžkými kovy

Metody: • Pěstování různých potencionálních energetických rostlin v terénních studiích a na experimentálním poli • Analýza prvků různě kontaminovaných půd (celkový obsah) • Extrakční půdní experimenty (amonný extrakt mobilní obsahy) • Analýza prvků rostlin


Terénní studie v květináčích koncem srpna 2011

IZNE


Venkovní testovací pole koncem srpna 2011

IZNE


IZNE

Přehled nejrůznějších stanovišť mg/kg pH

kadmium

měď

molybden

nikl

olovo

Seřazeno podle stoupajícího podílu kadmia v půdě. Červeně označené jsou hodnoty podle vyhlášky čistírenských kalů.

thalium

zinek


Dostupnost škodlivých prvků/ těžkých kovů • Vysoce mobilní a rostlinám lehce dostupný: kadmium, thalium, zinek • Mobilní, rostlinám dobře dostupný: měď, molybden, nikl • Spíše nemobilní, pevně vázaný v půdě, znečištění plodin díky přilnavému půdnímu materiálu: olovo, chrom (III), titan.

Kabata-Pendias (2011) Trace elements in soils and plants

IZNE


Sasko: potencionálně znečištěné plochy

Postižené jsou: bývalé hornické oblasti, záplavová území (Labe, Zschopau, Freiberger Mulde, Zwickauer Mulde). Oblasti se záchytným bodem pro výskyt plošně škodlivých půdních změn díky škodlivinám Na základě skutečné potřeby překročení zkušebních i naměřených hodnot podle BBodSchV Vztahy půda – člověk, půda – užitková rostlina

LfULG, půdní reliéf, kontaminované lokality 08/2011

• v záplavové oblasti Labe se nacházejí tato překročení pouze v jednotlivých úsecích toku

IZNE

Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Universität Göttingen

IZNE

Amaranth spec

Miscanthus gig Sonnenblume Salut Zottelwicke Welta

Kadmium v mg/kg sušiny v rostlině

Weidelgras Gisel Inkernatklee Heusers Wi-Roggen Minello Wi-Tritcale Tulus

Wi-Weisen Isengrain Mais Amadeo Wi-Gerste Christelle Mais Padrino Wi-Roggen Vitallo Durchwachsene Silphie

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Cd v mg/kg


IZNE

Jak dlouho bude trvat fytoremediace půdy? 1 ha půdy až do hloubky 1 m váží: 15.000 tun (při hustotě 1,5 g/cm) Půda na stanovišti Ohrum s 12,8 mg kadmia na kg půdy až do hloubky 1 m obsahuje 192 kg kadmia. Jedna GPS Amarantu-sklizeň s 12 t sušiny/ ha odebírá 109,2 g kadmia. Jedna GPS sklizeň pšenice s 15 t sušiny/ ha odebírá 13,5 g kadmia. V součtu je odebráno z 192 kg pouhých 0,12 kg kadmia za rok na hektar.  Byl-li by tento průběh lineární, trvalo by 1.500 let, než by podíl kadmia klesl na „normální“ hodnotu. V průběhu let by však bylo odebíráno stále menší množství kadmia, jelikož by ho bylo v půdě stále méně přítomno. V souvislosti s touto úvahou ve spojitosti s výpočtem, by to trvalo výrazně delší dobu. Kadmium je přitom jedním z nejmobilnějších prvků. Pro olovo jako příklad by fytoremediace trvala mnohem delší dobu. GPS = siláže celé rostliny


Mytí půdy se „solární pumpou“ (článek v aktuálním časopise o bioplynu)? 1 ha půdy až do hloubky 1 m váží: 15.000 tun (při hustotě 1,5 g/cm) Půda na stanovišti Ohrum s 2760 mg zinku na kg půdy až do hloubky 1 m obsahuje 41400 kg zinku. Podle článku v aktuálním časopise o bioplynu existují slunečnice s 26 t sušiny/rok, které jsou schopny zbavit půdu 13 kg zinku za rok. Dále je možné díky této metody již po 10-20 letech kompletní vyčištění. Přepočteno: 41400 kg zinku / 13 kg  více než 3000 let do vyčištění Optimistický výpočet: Čištění do hloubky 0,33 cm, pouze na středně zatíženým stanovišti (např.: 500 mg/kg zinku) se vyčistí: 2500 kg zinku / 13 kg  192 let

IZNE


IZNE

Amaranth spec

Miscanthus gig Sonnenblume Salut Zottelwicke Welta

Kadmium v mg/kg sušiny v rostlině

Weidelgras Gisel Inkernatklee Heusers

Wi-Roggen Minello Wi-Tritcale Tulus

Wi-Weisen Isengrain Mais Amadeo

Wi-Gerste Christelle Mais Padrino

Wi-Roggen Vitallo Durchwachsene Silphie

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Cd v mg/kg


sušiny

Podíl kadmia v žitě

pH=4,4 vede k výraznému zvýšení dostupnosti kadmia!

Minello silné obohacení Vitallo slabší obohacení, mezi Minello a Vitallo se nachází přibližně faktor 4.

IZNE

Kadmium v rostlině mg/kg sušiny


Podíl kadmia v žitě Minello a žito Vitallo vs. extrahovatelné kadmium v půdě

Extrahovatelné Cd v půdě mg/kg sušiny

IZNE



Podíl kadmia v Miscantusu gig. a D. Silphie vs. extrahovatelné kadmium v půdě


IZNE



Podíl kadmia v Amarantu vs. extrahovatelné kadmium v půdě

Byl uskutečněn první krok k vytvoření předpovědní metody pro využití extrakce půdy!


IZNE


Amarant-druh-Screening v Straubing 23.9.2013 na nezatížené půdě

IZNE


Další možností využití kontaminovaných zemědělských stanovišť: plantáže rychle rostoucích rostlin

IZNE

Kadmium mg/kg in mg/kg Cadmium


IZNE

30 Robinie Robinie

25 20 15

Černá olše Schwarz-Erle Miscanthus giganteus Miscanthus giganteus Topol Max 1 Pappel Max1

Vrba Tordis Weide Tordis

10 5 0 Trögen

Dorste

Ohrum

Schwülper

Harlingerode 1


Závěrečné prohlášení Zemědělské plochy zatížené škodlivými látkami mají větší potenciál pro využívání bioenergie než jiné plochy, bez větších požadavků na „plochy s potravinami“. Budoucí rozšíření oblastí pro bioenergii by měl být zaměřen především na kontaminované plochy.

Výběr energetických plodin a odrůd by měl být prováděn s velkou pečlivostí, aby se uvolňovalo co nejméně škodlivých látek.

IZNE


Kontakt Dr. Benedikt Sauer

Wiebke Fahlbusch, Dipl.-Geow.

Email: [email protected] Tel.: 0551 39 13736

Email: [email protected] Tel: 0551 39 33951

IZNE

Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, přenos a zatížení

Recommend Documents