Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, … chrom (III), titan. Kabata-Pendias (2011)...

Interdisziplinäres Zentrum für Nachhaltige Entwicklung der Universität Göttingen IZNE

Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, přenos a zatížení

Dr. Benedikt Sauer, Prof. Dr. Hans Ruppert, Dipl.-Geow. Wiebke Fahlbusch

Interdisciplinární centrum pro udržitelný rozvoj na univerzitě Göttingen


• 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

Problematika



Terénní studie v květináčích koncem srpna 2011



Venkovní testovací pole koncem srpna 2011



Přehled nejrůznějších stanovišť

Seřazeno podle stoupajícího podílu kadmia v půdě.

Červeně označené jsou hodnoty podle vyhlášky

čistírenských kalů.

mg/kg


pH kadmium měď molybden nikl olovo 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



Sasko: potencionálně znečištěné plochy

LfULG, půdní reliéf,

kontaminované lokality

08/2011

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

• v záplavové oblasti Labe se nacházejí tato

překročení pouze v jednotlivých úsecích toku


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Durchwachsene Silphie

Wi-Roggen Vitallo

Mais Padrino

Wi-Gerste Christelle

Mais Amadeo

Wi-Weisen Isengrain

Wi-Tritcale Tulus

Wi-Roggen Minello

Inkernatklee Heusers

Weidelgras Gisel

Zottelwicke Welta

Sonnenblume Salut

Miscanthus gig

Amaranth spec

Cd v mg/kg

Kadmium v

mg/kg sušiny

v rostlině


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



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Durchwachsene Silphie

Wi-Roggen Vitallo

Mais Padrino

Wi-Gerste Christelle

Mais Amadeo

Wi-Weisen Isengrain

Wi-Tritcale Tulus

Wi-Roggen Minello

Inkernatklee Heusers

Weidelgras Gisel

Zottelwicke Welta

Sonnenblume Salut

Miscanthus gig

Amaranth spec

Cd v mg/kg

Kadmium v

mg/kg sušiny

v rostlině


Minello silné obohacení

Vitallo slabší obohacení,

mezi Minello a Vitallo se nachází přibližně faktor 4.

pH=4,4 vede k

výraznému

zvýšení

dostupnosti

kadmia!


Podíl kadmia v žitě

su

šin

y


Podíl kadmia v žitě

Minello a žito Vitallo vs.

extrahovatelné kadmium v půdě


Extrahovatelné Cd v půdě mg/kg sušiny

Kad

miu

m v

ro

stl

ině m

g/k

g s

ušin

y


Podíl kadmia v Miscantusu gig. a

D. Silphie vs. extrahovatelné

kadmium v půdě


Kad

miu

m v

ro

stl

ině m

g/k

g s

ušin

y



Podíl kadmia v Amarantu vs.

extrahovatelné kadmium v

půdě

Byl uskutečněn první krok k

vytvoření předpovědní

metody pro využití extrakce

půdy!


Kad

miu

m v

ro

stl

ině m

g/k

g s

ušin

y



Amarant-druh-Screening v

Straubing 23.9.2013 na

nezatížené půdě


Další možností využití kontaminovaných

zemědělských stanovišť:

plantáže rychle rostoucích rostlin


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/6/6d/Kurzumtriebskultur_Pappel.jpg


0

5

10

15

20

25

30

Trögen Dorste Ohrum Schwülper Harlingerode 1

Ca

dm

ium

in

mg

/kg

Robinie

Schwarz-Erle

Miscanthus giganteus

Pappel Max1

Weide Tordis


Kad

miu

m m

g/k

g Robinie

Černá olše

Miscanthus giganteus

Topol Max 1

Vrba Tordis


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.



Kontakt

Dr. Benedikt Sauer

Email: [email protected]

Tel.: 0551 39 13736

Wiebke Fahlbusch, Dipl.-Geow.

Email: [email protected]

Tel: 0551 39 33951


Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, … chrom (III), titan. Kabata-Pendias (2011)...

Documents

Transcript of Energetické plodiny na kontaminovaných půdách, … chrom (III), titan. Kabata-Pendias (2011)...