FITOREMEDIJACIJA KAO METODA UKLANJANJA TEŠKIH METALA IZ OKOLIŠA

-primjer uklanjanja teških metala pomoću

čestih samoniklih biljaka sa zelenih gradskih površina Varaždina

Zvjezdana Stančić, Dinko Vujević, Ines Dobrotić, Zoran Bajsić, Nikolina Habulan, Mijo Košić

XIII. MEĐUNARODNI SIMPOZIJ GOSPODARENJE OTPADOM ZAGREB, 06.-07.11.2014.

Geotehnički fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Hallerova aleja 7, 42000 VaraždinMail autora za kontakt: zvjezdana.stancic@gfv.hr

Fitoremedijacija• Fitoremedijacija je metoda remedijacije, sanacije, čišćenja tla

(vode, zraka) pomoću biljaka.

• Koristi se za remedijaciju raznih štetnih tvari: teških metala,ugljikovodika, pesticida, kloriranih spojeva, radionukleida,policikličkih aromatskih ugljikovodika, viška hranjivih tvari,itd.

• Najbolji rezultati se postižu kod uklanjanja teških metala.

• Fitoremedijacija pokazuje mnoge prednosti u odnosu na drugemetode remedijacije tla kao što su to fizikalne i kemijskemetode.

• Biljke fitoakumulatori - biljke koje imaju sposobnostakumuliranja štetnih tvari iz medija.

• Poznato više od 500 vrsta hiperakumulatora - PHYTOREMbaza podataka

Ciljevi istraživanja

• Utvrditi količine teških metala u tlu

• Utvrditi sposobnost najčešćih samoniklih biljnih vrstaza akumulaciju teških metala

Istraživane postaje16 postaja na području Varaždina

Karta Varaždina - crvene točke označavaju postaje uzorkovanja.

Varaždin – Stari grad.

Teški metali• bakar (Cu)

• cink (Zn)

• kadmij (Cd)

• mangan (Mn)

• nikal (Ni)

• olovo (Pb)

• željezo (Fe)

Svi ispitivani teški metali su do određene koncentracije prirodno prisutni utlima, a iznad određenih koncentracija najčešće upućuju na onečišćenje izrazličitih antropogenih izvora.

Biljne vrste• česte vrste na gradskim zelenim površinama

• vrste koje stvaraju znatnu biomasu listova i nadzemnih dijelova kojase može otkloniti košnjom

• vrste koje imaju sposobnost fitoakumulacije teških metala

Vrste:maslačak - Taraxacum officinale agg.uskolisni trputac - Plantago lanceolata L.bijela djetelina - Trifolium repens L.

Maslačak (Taraxacum officinale agg.)

Bijela djetelina (Trifolium repens L.)

Uskolisni trputac(Plantago lanceolata L.)

Metode istraživanjaPrikupljanje uzoraka tla i biljnog materijalana terenu

Sušenje uzoraka na zraku

Usitnjavanje i pohranjivanje uzoraka

Priprema uzoraka za mjerenje teških metala

Detekcija teških metala pomoću atomskogapsorpcijskog spektrometra

***

Određivanje pH vrijednosti tla

Određivanje masenog udjela humusa

Određivanje mehaničkog sastava tla

Sušenje biljnog materijala

Suho tlo u PVC vrećicama

Atomski apsorpcijski spektrometar,Perkin Elmer Aanalyst 800

RezultatiVrijednosti teških metala u uzorcima tla

Najviše i najniže detektirane vrijednosti

PostajeCd

(mg/kg)Cu

(mg/kg)Fe

(mg/kg)Ni

(mg/kg)Mn

(mg/kg)Pb

(mg/kg)Zn

(mg/kg)1 1,23 49,65 23307,34 29,99 492,30 121,12 356,522 0,37 38,48 26506,06 38,65 548,11 63,81 149,113 0,37 28,99 27147,47 53,65 972,94 23,99 72,474 0,45 74,14 22840,86 31,82 487,31 133,78 114,955 0,41 39,48 28063,77 33,65 810,51 53,81 112,466 0,36 37,98 26672,66 37,98 708,05 62,97 133,287 0,18 31,32 25181,59 26,32 438,16 44,98 87,478 0,25 24,82 25139,94 19,16 398,17 50,48 55,819 0,42 40,65 22990,80 40,15 519,79 96,46 121,62

10 0,48 32,65 27813,87 34,15 448,99 126,62 100,7911 0,24 31,82 36577,03 35,32 661,40 48,31 82,4712 0,33 45,82 29729,77 36,15 467,31 204,09 139,1113 2,12 160,77 51945,88 73,14 633,91 489,80 481,4714 1,13 37,65 20508,46 43,32 399,84 155,60 154,9415 0,15 26,49 25872,98 26,82 483,14 45,65 92,4616 0,24 36,99 42782,88 34,15 728,04 156,60 107,46

Sred. vr. 0,55 46,11 28942,59 37,15 574,87 117,38 147,65

Postaje Nazivi postaja So - Cd So - Cu So - Ni So - Pb So - Zn

1 Dravski otok 246 83 100 242 5942 Trg A. G. Matoša 74 64 129 128 2493 Optujska ulica 37 48 107 24 484 Stari grad 45 82 64 134 775 Bolnica 82 66 112 108 1876 Krležina ulica 72 63 127 126 2227 MIV 18 35 53 45 588 Benzinska stanica Šilec 50 41 64 101 939 Križanje Koprivnička - Međimurska 42 45 80 96 8110 Međimurska ulica (dravski most) 48 54 68 127 6711 Koprivnička ulica (Kaufland) 24 35 71 48 5512 Koprivnička ulica (rotor) 33 51 72 204 9313 Željeznički kolodvor 212 179 146 490 32114 Svilarska ulica - VIS 113 42 87 156 10315 Brezje, smetište 30 44 89 91 15416 Geotehnički fakultet 24 41 68 157 72

RezultatiStupanj onečišćenja (So) tla prema Pravilniku o zaštitipoljoprivrednog zemljišta od onečišćenja (NN 09/14).

čisto, neopterećeno zemljište do 25 %, zemljište povećane onečišćenosti 25-50 %, zemljište velikeonečišćenosti 50-100 %, onečišćeno zemljište 100-200 %, zagađeno zemljište više od 200 %

RezultatiVrijednosti teških metala u biljnim uzorcima

Najveću sposobnost akumulacije

- Cd - maslačak (s.v. 0,38 mg/kg, FAF - 1,0)

- Ni - maslačak (s.v. 1,31 mg/kg, FAF – 0,044)

- Mn - maslačak (s.v. 33,71 mg/kg, FAF - 0,064)

- Zn - maslačak (s.v. 92,12 mg/kg, FAF – 0,83)

- Cu - uskolisni trputac (s.v. 25,11 mg/kg, FAF - 0,58)

- Fe - uskolisni trputac (s.v. 141,79 mg/kg, FAF - 0,005)

- Pb - uskolisni trputac (s.v. 1,08 mg/kg, FAF - 0,012)

Biogeni ispitivani teški metali: Cu, Zn, Mn, Ni, Fe; ne-biogeni ispitivaniteški metali: Cd i Pb.

Kadmij (Cd) – u tlu i biljkama

Usporedba količine kadmija u tlu i u različitim biljnim vrstama na 16 istraživanih postaja.Ordinata - vrijednosti kadmija u mg/kg suhog tla ili suhe biljne tvari, apscisa - brojevi postaja.

Fitoakumulacijski koeficijenti (odnos teškog metala u suhom tlu i suhom biljnom materijalu) maslačka, uskolisnog trputca i bijele djeteline za kadmij.

Vrste / Postaje 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Prosjek

Taraxacum officinale 0,2 1,7 0,7 0,5 0,5 0,5 1,3 1,5 1,8 0,8 0,8 2,1 0,4 0,3 1,0 1,3 1,0

Plantago lanceolata 0,1 0,8 0,3 0,3 0,4 0,5 0,8 0,7 1,0 0,7 0,7 1,9 0,2 0,1 0,9 0,6

Trifolium repens 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1

Cd (mg)po m2

Cu (mg)po m2

Fe (mg)po m2

Ni (mg)po m2

Mn (mg)po m2

Pb (mg)po m2

Zn (mg)po m2

Svježa masa(g)

Udio u suhoj masi (%)

maslačak 0.024 0.993 11.879 0.057 1.861 0.064 11.168 43.77 7.35

uskolisni trputac 0.057 3.136 42.149 0.206 8.636 0.447 29.994 135.55 17.63

bijela djetelina 0.009 3.926 77.900 0.222 6.955 0.184 14.625 98.62 14.74

ostale biljke 332.56 60.29

sve biljke ukupno 610.49

Masa teškog metala koja se može ukloniti godišnje 0.089 8.055 131.928 0.485 17.452 0.695 55.788

Masa teškog metala koja se može ukloniti kroz 5 godina 0.447 40.274 659.642 2.423 87.260 3.474 278.938

Masa teškog metala koja se može ukloniti kroz 10 godina 0.895 80.547 1319.283 4.846 174.520 6.949 557.875

Masa teških metala koja se može ukloniti fitoremedijacijom,svježa masa biljaka, udio u suhoj masi biljaka. U tablici suprikazane prosječne vrijednosti izračunate na temelju 16istraživanih postaja i 10 otkosa godišnje.

Mogućnost uklanjanja teških metala pojedinici površine

ZaključciNa osnovi preliminarnih istraživanja – moguća je fitoremedijacija teškihmetala uz pomoć čestih samoniklih biljaka kao što su maslačak, uskolisnitrputac i bijela djetelina, ali kroz duži vremenski period

Upotreba samoniklih biljaka u fitoremedijaciji pojeftinjuje čitav postupak,biljke nije potrebno sijati i saditi.

Postupak fitoremedijacije:

Redovita košnja biljaka (potiče razvoj maslačka, uskolisnogtrputca i bijele djeteline)

Sušenje biljaka na mjestu košnje radi reduciranja mase (oko 70%)

Sakupljanje osušenih biljaka

Spaljivanje biljaka radi daljnje redukcije mase i volumena(mogućnost dobivanja energije)

Zbrinjavanje pepela s teškim metalima (mogućnost upotrebepepela kao sirovine za dobivanje pojedinih teških metala)

ZaključciMogućnost upotrebe fitoremedijacije na drugim onečišćenim površinama:prilikom sanacije odlagališta otpada, otpadnih muljeva iz uređaja zapročišćavanje otpadne vode, itd.

Hvala na pažnji!