Warum gelten Senf- und Sonnenblumenkerne als einzigartig?

Warum gelten Senf- und Sonnenblumenkerne als einzigartig?

Indischer Senf und Sonnenblumenkerne sind nicht deshalb wertvoll, weil sie den absoluten Rekord für die Metallkonzentration im Gewebe halten. Ihr Hauptvorteil isteine Kombination aus schnellem Wachstum, hoher Biomasse, gut entwickelten Wurzeln, leicht verfügbaren Samen und einfacher maschineller ErnteDie

Mit anderen Worten handelt es sich hierbei nicht um seltene Laborhyperakkumulatoren, sondern um gewöhnliche landwirtschaftliche Pflanzen, die auf großen Flächen angebaut werden können.

Kurzer Vergleich

Die Einzigartigkeit von Senf

Für die Phytosanierung werden am häufigsten folgende Methoden in Betracht gezogen:Sarepta-Senf oder indischer Senf—Brassica junceaDie

1. Schneller Lebenszyklus

Senf schnell:

Sprossen;

bildet Wurzeln;

erzeugt eine oberirdische Masse;

erreicht das Erntestadium.

Dies ermöglicht die Durchführung eines oder mehrerer aufeinanderfolgender Zyklen:

Aussaat → Aufnahme von Metallen → Ernte der gesamten Biomasse → Wiederaussaat.

Dies ist wichtig für die Phytoextraktion: Die Reinigung wird nicht nur durch die Metallkonzentration in einer einzelnen Pflanze bestimmt, sondern auch durch die Menge der gesammelten kontaminierten Masse.

2. Es verarbeitet mehrere Metalle gleichzeitig gut.

Senf wird auf Böden getestet, die Gemische aus folgenden Bestandteilen enthalten:

Cadmium;

Zink;

es ist;

Nickel;

führen;

Chrom.

Es ist in der Lage, auch unter mäßiger Umweltverschmutzung zu wachsen und Metalle in seinen Wurzeln und oberirdischen Teilen anzureichern. In vergleichenden StudienBrassica junceaweist häufig eine hohe Gesamtmetallentfernung auf, die auf eine Kombination aus Akkumulation und Biomasse zurückzuführen ist.PubMed)

3. Es verträgt Cadmium und Zink in den Trieben gut.

Für die Phytoextraktion reicht es nicht aus, dass das Metall in die Wurzeln eindringt. Es ist vorteilhafter, wenn es in die Stängel und Blätter wandert, die sich leicht entfernen lassen.

Mustard hat einen relativ vielversprechenden Transfer:

Cadmium;

Zink;

Kupferteile;

unter bestimmten Bedingungen - Nickel.

Deshalb ist sie praktischer als manche Pflanzen, bei denen fast der gesamte Schadstoff in den kleinen Wurzeln verbleibt.

4. Die Kohlfamilie besitzt eine aktive Wurzelchemie.

Senf ist eine Kreuzblütlerpflanze. Sein Gewebe enthält Glucosinolate, die bei Beschädigung biologisch aktive Verbindungen freisetzen.

Im Boden kann Senf:

die mikrobielle Gemeinschaft verändern;

einige Bodenpathogene unterdrücken;

biologische Prozesse anregen;

setzen organische Substanzen frei, die die Verfügbarkeit von Elementen beeinflussen.

Dadurch eignet sie sich sowohl zur Phytoextraktion als auch als Werkzeug für die biologische Bodenbewirtschaftung.

5. Geeignet für kurze Zwischenfruchtanbauphasen

Senf kann hinzugefügt werden:

nach Entfernung des am stärksten kontaminierten Bodens;

zwischen langfristigen Erholungszyklen;

vor dem Pflanzen von Kräutern und Bäumen;

auf kleinen Versuchsflächen;

als Deckfrucht auf einer offenen Fläche.

Es bedeckt schnell den Boden und verringert die Bestäubung, ersetzt aber keinen dichten, mehrjährigen Rasen.

6. Einfach anzubauen und zu ernten.

Für Senf gibt es bereits:

landwirtschaftliches Saatgut;

Aussaattechnologien;

Sämaschinen;

Rasenmäher;

Reinigungsgeräte;

Verfahren zum Trocknen und Pressen von Biomasse.

Ein seltener Hyperakkumulator kann zwar mehr Metall konzentrieren, produziert aber wenig Masse und ist schwer zu mechanisieren. Senf ist in puncto Praktikabilität überlegen.

7. Einschränkung: Blei

Blei ist typischerweise fest an den Boden gebunden und wird von Pflanzen nur schlecht aufgenommen. In Experimenten wurden Chelatbildner, darunter EDTA, eingesetzt, um seine Bioverfügbarkeit zu erhöhen. Die EPA beschreibt solche Tests mit Indischem Senf, doch dieser Ansatz kann die Bleimobilität drastisch erhöhen und das Risiko einer Auswaschung ins Grundwasser bergen.US-Umweltschutzbehörde)

Daher dient Senf in bleibelasteten Gebieten ohne weitere Maßnahmen oft nur als unterstützende Maßnahme. Es ist sicherer, sich auf Folgendes zu konzentrieren:

Stabilisierung;

Aufrechterhaltung eines neutralen pH-Werts;

Phosphat- und Mineralbindemittel;

dichter Grasbewuchs;

Beseitigung lokaler Hotspots.

Die Einzigartigkeit der Sonnenblume

Sonnenblume ist in erster Linieleistungsstarke biologische Pumpemit einer großen oberirdischen Pflanzenmasse und einem gut entwickelten Wurzelsystem.

1. Außergewöhnlich große Biomasse

Auch wenn die Metallkonzentration in einem Kilogramm Sonnenblumen nicht rekordverdächtig ist, kann die Gesamtmasse der Pflanzen eine signifikante Entfernung des Schadstoffs gewährleisten.

Prinzip:

Schadstoffkonzentration x Trockenbiomasse = tatsächliche Entfernung vom Standort.

Genau aus diesem Grund erweisen sich Sonnenblumen manchmal als praktischer als kleine Hyperakkumulatoren.

2. Große und verzweigte Wurzeloberfläche

Sonnenblumenformen:

Hauptwurzel;

zahlreiche Seitenäste;

eine große Anzahl feiner absorbierender Wurzeln.

Dadurch entsteht ein intensiver Kontakt mit Boden und Wasser. Wurzeln sind zu Folgendem fähig:

gelöste Metalle absorbieren;

kontaminierte Partikel zurückhalten;

Mikroorganismen unterstützen;

Wasser aus einem signifikanten Bodenvolumen gewinnen.

3. Geeignet nicht nur für Böden, sondern auch für Wasser

Eine der wichtigsten Eigenschaften der Sonnenblume ist die Fähigkeit, ihre Wurzeln zu nutzen fürRhizofiltrationDie

Die Pflanzen werden zunächst so gezogen, dass sie eine große Wurzelmasse entwickeln. Anschließend werden die Wurzeln mit verunreinigtem Wasser in Kontakt gebracht. Schadstoffe:

adsorbiert an der Oberfläche der Wurzeln;

an Zellwände binden;

teilweise intern resorbiert;

manchmal dringen sie in den Stängel und die Blätter ein.

Die EPA definiert Rhizofiltration als die Verwendung von Pflanzen zur Entfernung von Schwermetallen aus Wasserströmen und führt Sonnenblumen unter den Pflanzen auf, die für solche Systeme untersucht wurden.US-Umweltschutzbehörde)

4. Interessant für Uran und einige Radionuklide

Sonnenblumen wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit zur Entfernung folgender Stoffe untersucht:

Uran;

Cadmium;

Cäsium;

Strontium;

verschiedene Metalle aus wässrigen Lösungen.

Besonders vielversprechend ist es, Sonnenblumen nicht direkt auf unbekannt kontaminierten Feldern auszusäen, sondern sie in kontrollierten Hydrokultursystemen oder Filteranlagen anzubauen. Studien bestätigen das Potenzial der Sonnenblume für den Einsatz in Böden, die sowohl mit Uran als auch mit Cadmium belastet sind.hero.epa.gov)

Das bedeutet aber nicht, dass Sonnenblume automatisch ein radioaktives Gebiet effektiv sanieren kann. Radionuklide benötigen:

radiologische Messungen;

chemische Formanalyse;

Kalium- und Kalziumkontrolle;

Messung der Aktivität in Wurzeln und Sprossen;

Sonderbehandlung der Ernte.

5. Gut sichtbar und einfach zu steuern

Sonnenblumen haben große Organe, daher ist es sinnvoll, diese separat zu analysieren:

Wurzel;

unterer Stängel;

oberer Stängel;

Blätter;

Korb;

Samen.

Dadurch können Sie feststellen, wohin die Verunreinigung übertragen wird, und einen geeigneten Zeitpunkt für die Reinigung wählen.

6. Hält Hitze stand und verdunstet aktiv Wasser

Sonnenblume:

liebt Sonnenlicht;

bildet schnell Blattfläche;

verbraucht viel Wasser;

Geeignet für warme Gebiete.

Daher kann sie an der Bewirtschaftung des Wassers in der oberen Bodenschicht beteiligt sein, obwohl sie mehrjährige Weiden und Pappeln bei der Grundwasserbewirtschaftung nicht ersetzen kann.

7. Kann bei gemischter Verschmutzung eingesetzt werden.

Die Sonnenblume wird untersucht für:

Cadmium;

Zink;

es ist;

Nickel;

führen;

Arsen;

Uran.

Die Ergebnisse hängen jedoch stark vom pH-Wert, dem Gehalt an organischer Substanz, der Sorte und der Verfügbarkeit von Metallen ab. Studien in gemäßigten Klimazonen umfassten Sonnenblumen in Vergleichen von Pflanzen für Böden mit Cu, Pb, Mn und Zn.hero.epa.gov)

8. Zeigt schnell die Toxizität des Gebiets an.

Sonnenblumen eignen sich gut als Testpflanzen. Ihr Zustand kann hinsichtlich folgender Kriterien überwacht werden:

Keimungsrate;

Wachstumshemmung;

Blattdeformation;

Chlorose;

Nekrose;

Wurzelentwicklung;

Reduzierung der Biomasse.

Dies ersetzt zwar nicht die chemische Analyse, hilft aber beim Vergleich experimenteller Diagramme.

Worin besteht der Unterschied zwischen ihren Rollen?

Senf ist ein schneller Extraktor

Ihre Stärken:

kurzer Zyklus;

schnelle Aussaat und Ernte;

relativ guter Transfer einiger Metalle in die Triebe;

Möglichkeit wiederholter Zyklen;

Beständigkeit gegenüber Cd, Zn, Cu und einigen Mischverunreinigungen.

Sie ist geeignet fürReihe von schnellen PhytoextraktionszyklenDie

Sonnenblume ist eine riesige Biopumpe

Seine Stärken:

sehr hohe Biomasse;

kräftige Wurzeln;

Arbeiten mit großen Erdmengen;

die Möglichkeit der Wasserrhizofiltration;

erforschte das Potenzial von Uran und Radionukliden;

bequeme Trennung der Organe während der Analyse.

Es ist besonders interessant fürkontrollierte Wasserreinigung und Schaffung einer großen Gesamtmenge an SchadstoffenDie

Warum werden sie oft zusammen verwendet?

Die Kombination führt zu unterschiedlichen Wurzeltypen und Wachstumsraten:

Mögliche Reihenfolge:

Im Frühling – Senf.

Die gesamte Erntemasse wird geerntet, bevor die Samen abfallen.

Im Sommer – Sonnenblume.

Herbsternte der Sonnenblumen zusammen mit der Wurzelmasse, soweit technisch möglich.

Bodenanalyse.

Aussaat von mehrjährigen, stabilisierenden Gräsern.

Hauptbeschränkungen

Beide Pflanzenarten dienen als Nahrungs- und Futterpflanzen, was insbesondere auf kontaminierten Böden ein Risiko darstellt.

Kann nicht verwendet werden:

Samen;

Öl;

grüne Masse;

Kuchen;

Silo;

Blumen;

Pflanzenextrakte;

Biomasse für herkömmlichen Kompost.

Es ist ratsam, die Pflanzen zu entfernen.bis die Samen vollständig reif sindum zu verhindern, dass kontaminiertes Material sich ausbreitet oder von Menschen oder Tieren aufgenommen wird.

Man kann auch nicht davon ausgehen, dass das Gebiet nach einer Saison geräumt ist. Die tatsächliche Wirksamkeit lässt sich nur durch wiederholte Messungen ermitteln.

Konzentrationen im Boden;

verfügbarer Anteil des Schadstoffs;

Konzentrationen in Wurzeln und Sprossen;

Trockenmasse der Ernte;

Gesamtmetallentfernung pro Hektar.

Ergebnis

Die Einzigartigkeit von Senf- in Bezug auf Geschwindigkeit, kurze Zykluszeit und die Fähigkeit, einen Teil der verfügbaren Metalle in eine leicht über der Erde zu sammelnde Masse umzuwandeln.

Die Einzigartigkeit der Sonnenblume— in seiner enormen Biomasse, seiner leistungsstarken Wurzeloberfläche und seiner Fähigkeit, mit Hilfe der Rhizofiltrationsmethode nicht nur den Boden, sondern auch verschmutztes Wasser zu reinigen.

Sie stellen keine Universallösung dar, bilden aber zusammen ein sehr praktisches Paar:

Senf zieht schnell ein - Sonnenblume zieht tief ein und sorgt für eine umfassende Entfernung.