UNIVERSIDAD DE SANT TIAGO DE COMPOSTELA Talajtudományi és Agrárkémiai Tanszék n nehézfémmel szennyezett talajok fitokorekciója: A toleráns növények értékelése és a folyamat optimalizálása agronómiai gyakorlatok révén Rubiais Field (Lugo) Fco. Javier Diez Lázaro 2008. november Doktori értekezés
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA Talajtani és Agrárkémiai Tanszék A nehézfémekkel szennyezett talajok fitokorrekciója: A toleráns növények értékelése és a folyamat optimalizálása az FCO agronómiai gyakorlatain keresztül. JAVIER DIEZ LÁZARO 2008. NOVEMBER DOKTORI TÉZISEK
Asszony. Mª. DEL CARMEN MONTERROSO MARTÍNEZ, a SANTIAGO DE COMPOSTELELA ÉS Dª EGYETEM BIOLÓGIAKARA EDAFOLÓGIAI ÉS MEZŐGAZDASÁGI KÉMIA TANÉRTESÍTŐJE. PETRA S. KIDD, a TUDOMÁNYOS VIZSGÁLATOK FELSŐBB TANÁCSÁNAK GALICIA AGROBIOLÓGIAI KUTATÁSI INTÉZETÉNEK TUDOMÁNYOSA, JELENTÉS: hogy a HEAVY FÉM-ANYAGTALI FOGALMAKÖRNYEZETI MEGTARTALMÁVAL ÉS ANYAGTALAJÁVAL SZÁMÍTOTT: A FA NÖVÉNYEKBŐL, A FA NÖVÉNYEK FOLYAMATOS FOLYAMATOSÍTÁSA A biológiai doktori fokozat választása D. FCO-t mutatja be. JAVIER DIEZ LÁZARO-t irányításunkkal a Biológiai Kar Talajtani és Agrárkémiai Tanszékének laboratóriumaiban végeztük. Tekintettel arra, hogy ez a szakdolgozatot képviseli, engedélyezzük annak bemutatását a Santiago de Compostela Egyetem Doktori Bizottságának. És megemlékezésül: kétezernyolc november 7-én írtuk alá ezt a jelentést Santiago de Compostelában. Aláírva: Dra. Mª del Carmen Monterroso Martínez Aláírva: Dra. Petra S. Kidd
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Carmela Monterrosónak és Petra Kiddnek, akik lehetővé tették számomra, hogy dolgozzak és tanuljak egy izgalmas és ígéretes témáról az előttünk álló idők előtt. Mindazoknak, akik bármilyen módon közreműködtek e dolgozat kidolgozásában a különböző fejezetekben szereplő elemzési folyamatokban való részvételük révén, elsősorban Petra, Lidia, Fátima, Raquel, Carrete és más laboratóriumi kollégáknak, akik mindig hajlandók voltak elmagyarázni nekem a valamilyen felszerelést, vagy a szükséges anyag ellátását. Mindazoknak, akik megengedték nekem, hogy megőrizzem pszichés és érzelmi egyensúlyomat ezekben az években, és akik jó és rossz időkben is mindig ott voltak, hogy ösztönözzenek a folytatásra, és segítsenek elvonni a figyelmemet, kezdve a családomtól és Natitól, barátaimtól, kollégáimtól. rezidencia, futsal és laboratórium, amelyet mindvégig ismertem. Köszönöm.
I. fejezet 1. FEJEZET ÁLTALÁNOS BEVEZETÉS 7
I. fejezet fémtűrés. Bizonyos esetekben ígéretes eredményeket találtak. Ebbs és mtsai. (1997) például egy üvegházi tesztben kimutatta, hogy a B. juncea kiválasztott vonalai hatékonyabban tudták kivonni a Zn-t a szennyezett talajból, mint az ismert hiperakkumulátor T. caerulescens, annak ellenére, hogy a szöveteikben elért koncentráció harmada volt. rész. Greger & Landberg (1999) azt is kimutatta, hogy a Salix viminalis nagyobb mennyiségű Cd-t nyert ki, mint a Thlaspi caerulescens és az Alyssum murale, mivel a Salix biomassza-termelése (körülbelül tízszer nagyobb, mint a másik két fajnál) kompenzálta az alacsonyabb felhalmozódást. Ez a fajta munka különös érdeklődést váltott ki a magas fémkoncentrációval szemben toleráns fafajok iránt, mind a fitoextrakció, mind a fitostabilizációs folyamatok szempontjából (Pulford & Watson, 2003), gazdaságilag vonzó lehetőség (Keller, 2006; Dickinson & Pulford, 2005; Meers et al., 2003; Keller és Hammer, 2005). 5. ábra A termés biomassza és a növény által elért biokoncentrációs tényező alapján a termőtalajban lévő fémek koncentrációjának (20 cm) felezéséhez szükséges betakarítások számának becslése (Forrás: McGrath & Zhao, 2003). Nehézfémek fitostabilizálása A fémek fitoextrakciója nem a legjobb megoldás a nagy szennyezettségű földterületeken, elsősorban technikai és pénzügyi korlátok, valamint a növekedés gátlása és a növények termelékenységének csökkenése miatt (Ernst, 1996). A szennyező anyagok fitostabilizálása in situ néha a legjobb alternatíva, és néha ideiglenes intézkedésnek tekinthető, amíg ez nem lehetséges 29
IA. Fejezet A fitoextrakcióval ellentétben a fitostabilizáláshoz ideális növények azok, amelyek tolerálják a magas fémkoncentrációt, de nem szívják fel vagy mozgósítják a szennyező anyagokat, korlátozva a gyökerek általi felvételt és/vagy elkerülve azok transzlációját a légi részre ([gyökér]: [talaj ] 1000 mg Ni kg -1 szárazanyag A kifejezést később újra definiálták olyan növények jelölésére, amelyek> 10000 mg kg -1 Mn és Zn,> 1000 mg kg -1 Co, Cu, Ni és Pb felhalmozódtak, és> 100 mg kg -1 Cd (Baker és mtsai, 2000). Chaney (1983) felvetette a hiperakkumulatív növények használatának ötletét a fémszennyezett talajok megtisztítására, művelésük és későbbi kaszálásuk révén (fitoextrakció) A szerves szennyező anyagokkal ellentétben a nehézfémek a talajban felhalmozódottak nem biológiailag lebonthatók, és általában nem mobil formában találhatók meg, ezért a talajban való tartózkodásuk évezredekig tart (Adriano, 2001; Vassilev et 77
II. Fejezet _ 1. ábra - A Tras Os Montes régió (Portugáliától É-ra) egyszerűsített földtani térképe, amely bemutatja a vizsgálati helyek elhelyezkedését. 1. táblázat - A Tras Os Montes régióban (Portugália déli részén) található hat vizsgálati pont leírása, beleértve az egyes területeken összegyűjtött növényfajokat (ábécé sorrendben). Pont helye Összegyűjtött növényfajok Magasság (m) koordináták: UTM S Samil Alyssum serpyllifolium, Cistus ladanifer, Cytisus multiflorus, Daphne gnidium, Genista Hystrix, Lavandula stoechas, Plantago subulata, Santolina semidentata, Thymus mastichina UB, Cistus ladanifialis multifa lusalusus lalysslorus multiflorus, Lavandula stoechas, Thymus mastichina B Vila Verde Cistus ladanifer, Cytisus multiflorus, Daphne gnidium, Lavandula stoechas, Thymus mastichina M Vinhais Cistus ladanifer, Cytisus multiflorus, Daphne gnidium, Thaphis Rush Rush Thylus Cascusula1, Mastandula Stushechus Cistus ladanifer, Cytisus multiflorus, Lavandula stoechas, Thymus mastichina 801 29T 0687274 6627907 738 29T 0676 541 4635067 704 29T 0672847 4634250 754 29T 0664212 4633721 782 29T 0658 718 463 721 782 29T 06587183