Pflanzen zur Reinigung und Sanierung kontaminierter Böden
Phytosanierung, Phytostabilisierung und biologische Wiederherstellung des Gebiets
Phytosanierung ist die Nutzung von Pflanzen, ihren Wurzeln und damit verbundenen Mikroorganismen zur Verringerung der Gefahren durch kontaminierte Böden, Gewässer oder Sedimente.
Es ist wichtig zu verstehen, dass Pflanzen Schadstoffe nicht immer vollständig abbauen. Je nach Stoff können sie:
aus dem Boden gewinnen;
in der Wurzelzone behalten;
Mobilität einschränken;
die Ausbreitung von Staub verhindern;
mikrobielle Zersetzung anregen;
kontaminiertes Wasser abfangen;
die Voraussetzungen für die schrittweise Wiederherstellung des Ökosystems schaffen.
Bei Schwermetallen werden meist Extraktion und Stabilisierung eingesetzt. Bei Öl, Dieselkraftstoff, einigen Pestiziden und organischen Verbindungen spielt der mikrobielle Abbau in der Wurzelzone eine wichtige Rolle.
1. Grundlegende Mechanismen der Phytosanierung
| Mechanismus | Was passiert |
|---|---|
| Phytoextraktion | Die Pflanze absorbiert den Schadstoff und lagert ihn in die gesammelte Biomasse ein. |
| Phytostabilisierung | Wurzeln halten Erde zurück, verringern Erosion, Staub und Oberflächenabfluss. |
| Rhizodegradation | Wurzelausscheidungen stimulieren Mikroorganismen, die Öl und organische Stoffe zersetzen. |
| Phytodegradation | Die Pflanze wandelt die organische Verbindung teilweise mit ihren Enzymen um. |
| Rhizofiltration | Wurzeln extrahieren oder absorbieren Schadstoffe aus dem Wasser |
| Phytohydraulische Kontrolle | Bäume filtern verschmutzten Boden und Grundwasser. |
| Phytovolatilisierung | Die Anlage wandelt einzelne Elemente in eine flüchtige Form um; das Verfahren ist umstritten und erfordert eine Risikobewertung. |
Das Hauptprinzip:
Metalle können nicht biologisch abgebaut werden, aber entfernt, gebunden oder sequestriert werden; organische Schadstoffe können manchmal abgebaut werden.
2. Drei Pflanzengruppen nach ihrer Funktion
2.1. Extraktionsanlagen
Sie kommen zum Einsatz, wenn der Schadstoff für die Wurzeln ausreichend zugänglich ist und in den oberirdischen Teil transportiert wird.
Beispiele:
Sarepta-Senf;
Amarant;
Sonnenblume;
bestimmte Rapssorten;
spezialisierte Hyperakkumulatoren;
einige Weidenarten.
2.2. Stabilisatoranlagen
Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Oberfläche abzudecken und die Ausbreitung des kontaminierten Bodens zu stoppen.
Beispiele:
Schwingel;
Weidelgras;
Wacholderdrossel;
Knabenfuß;
Hinterteil;
Miscanthus;
Seggen;
Stock;
Weide;
Birke;
Kiefer.
2.3. Pflanzen als Ökosystem-Wiederhersteller
Sie bringen organische Substanz, Bodenbiologie, Bestäuber und die natürliche Sukzession zurück.
Beispiele:
Alfalfa;
Klee;
Weidenröschen;
Chicoree;
Schafgarbe;
lokale Getreidesorten;
Sträucher;
Weide und Birke.
3. Luzerne ist ein biologischer Bodenmotor.
Alfalfa ist nicht der stärkste Metallhyperakkumulator. Seine Einzigartigkeit liegt in der Kombination mehrerer Funktionen.
Die wichtigsten Eigenschaften von Luzerne
| Eigentum | Praktische Rolle |
|---|---|
| Tiefe Pfahlwurzel | Lockert tiefe Horizonte und nutzt tiefe Feuchtigkeit |
| Stickstofffixierung | In Symbiose mit Knöllchenbakterien erhält es Stickstoff aus der Atmosphäre. |
| Dauerhaftigkeit | Sorgt über mehrere Jahre für eine konstant aktive Rhizosphäre. |
| Große Wurzelmasse | Nährt Bakterien und Pilze mit Wurzelsekreten |
| Nachwachsen | Ermöglicht mehrmaliges Mähen |
| Trockenresistenz | Geeignet für trockene und gut entwässerte Bereiche |
| Honigproduktion | Unterstützt Bienen und andere Bestäuber |
| Hohe Biomasse | Fördert die Ansammlung organischer Substanz |
Warum Alfalfa gut gegen Ölverschmutzung ist
Es absorbiert Öl nicht als fertige Substanz. Der größte Teil der Arbeit findet im Wurzelbereich statt.
Wurzelsekrete:
Futtermittelöl abbauende Bakterien;
die mikrobielle Gemeinschaft unterstützen;
Bodenstruktur verbessern;
Sauerstoffverfügbarkeit erhöhen;
die Zersetzung einiger Kohlenwasserstoffe anregen.
Alfalfa wirkt am besten in Mischung mit Getreide:
Schwingel;
Weidelgras;
Hinterteil;
Igelteam.
Getreide besitzt ein sehr dichtes Netz feiner Wurzeln, während Luzerne für tiefes Eindringen und eine stickstofffixierende Komponente sorgt.
Luzerne und Schwermetalle
Es kann absorbieren und speichern:
Cadmium;
Zink;
Kupfer;
Nickel;
Bestandteil von Chrom;
Teil des Bleis.
Seine Rolle besteht aber üblicherweise aus einer Kombination von:
Teilextraktion;
Speicherung von Schadstoffen in den Wurzeln;
Schaffung einer stabilen Rhizosphäre;
Wiederherstellung der Bodenstruktur.
Bei Bleibelastung wirkt Luzerne eher als Stabilisator denn als starker Extraktionsmittel.
Einschränkungen der Luzerne
Sie duldet nicht:
langfristige Überschwemmungen;
Wasserstau;
starker Säuregehalt;
sehr hoher Salzgehalt;
schwerer anaerober Boden;
extrem hohe Umweltverschmutzung.
Luzernebiomasse von einem kontaminierten Standort kann nicht als Futtermittel, Nahrungsmittel, Grasfutter oder normaler Kompost verwendet werden.
4. Das Weidenröschen ist eine Pflanze der ersten Wiederherstellung
Das Weidenröschen, auch Ivan-Tee genannt, ist eine typische Pionierpflanze.
Seine Hauptfunktion besteht darin, die Vegetation in Gebieten, in denen das vorherige Ökosystem zerstört wurde, schnell wiederherzustellen.
Er tritt auf in:
Brände;
Lichtungen;
Baudämme;
gestörte Waldgebiete;
Steinbrüche;
Müllhalden;
Straßenränder;
verdrängter Boden.
Einzigartige Eigenschaften des Weidenröschens
| Eigentum | Bedeutung |
|---|---|
| Leicht fliegende Samen | Es breitet sich schnell über große Gebiete aus. |
| Rhizome | Bildet stabile Kolonien |
| Groß | Deckt die Oberfläche schnell ab |
| Große Blattmasse | Erzeugt Müll und organisches Material |
| Blühen | Unterstützt Bienen und Wildbestäuber |
| Pionierarbeit | Bereitet den Bereich für Sträucher und Bäume vor |
| Kältebeständigkeit | Geeignet für Mittel- und Nordeuropa |
Rolle bei der Phytosanierung
Das Weidenröschen gilt nicht als universeller Hyperakkumulator. Seine Hauptfunktionen sind:
die kontaminierte Oberfläche abdecken;
Staubreduzierung;
die oberste Schicht befestigen;
Unterstützung von Mikroorganismen;
Ansammlung organischer Substanz;
Einleitung der natürlichen Sukzession.
Eine natürliche Abfolge könnte so aussehen:
kahler Boden → Weidenröschen → Mischgras → Sträucher → Jungwald.
Bei Öl und Schwermetallen ist Weidenröschen am besten geeignet, nachdem die akute Toxizität reduziert und die Oberfläche stabilisiert wurde.
Weidenröschen aus kontaminierten Gebieten sollten nicht für Tee, Lebensmittel, Medizin oder Kosmetik gesammelt werden.
5. Amarant – hohe Biomasse in einer Saison
Amaranth kombiniert:
schnelles Wachstum;
große oberirdische Masse;
entwickeltes Wurzelsystem;
Hitzebeständigkeit;
die Fähigkeit, bestimmte Metalle zu absorbieren.
Es reichert sich nicht zwangsläufig in jedem Kilogramm Gewebe rekordverdächtige Metallkonzentrationen an. Sein Vorteil liegt in der hohen Gesamtausbeute an kontaminierter Biomasse.
Tatsächliche Schadstoffentfernung
Die Effizienz der Anlage wird nicht nur durch die Metallkonzentration, sondern auch durch das Volumen der gesammelten Masse bestimmt:
Metallkonzentration in der Trockenbiomasse × Trockenbiomassemasse = Gesamtmetallentfernung.
Daher entfernt eine Pflanze mit mäßiger Konzentration, aber großer Masse manchmal mehr Metall als ein kleiner Hyperakkumulator.
Amarant-Potenzial
| Schadstoff | Geschätzte Rolle |
|---|---|
| Cadmium | Eines der vielversprechendsten Elemente |
| Zink | Gute Bioverfügbarkeit in leicht zugänglicher Form |
| Kupfer | Mäßige Extraktion |
| Nickel | Hängt von der Art und den Bedingungen ab. |
| Führen | Es sammelt sich häufiger in den Wurzeln an. |
| Chrom | Begrenzte Wirksamkeit |
| Arsen | Die Möglichkeit hängt von der chemischen Form ab |
Vorteile von Amarant
bedeckt schnell die Oberfläche;
verträgt Hitze gut;
geeignet für saisonale Zyklen;
leicht anzubauen;
kann in experimentellen Phytoextraktionsflächen eingesetzt werden;
produziert eine große Menge an messbarer und sammelbarer Biomasse.
Einschränkungen
Amaranth mag Folgendes nicht:
anhaltende Staunässe;
starker Schatten;
extrem saurer Boden;
sehr hohe Toxizität.
In einem kontaminierten Gebiet dürfen Samen, Blätter, Öl, Mehl oder Grünmasse nicht zu Nahrungs- oder Futterzwecken verwendet werden.
6. Senf – Ein schneller saisonaler Extraktor
Sarepta oder Indischer Senf ist besonders interessant für die Phytosanierung.
Seine Einzigartigkeit liegt in seinem kurzen Zyklus, seinem schnellen Wachstum und dem relativ guten Transfer einiger Metalle von den Wurzeln in die oberirdischen Teile.
Eigenschaften von Senf
| Eigentum | Bedeutung |
|---|---|
| Schnelle Keimung | Bildet schnell eine Schutzschicht |
| Kurzzyklus | Ermöglicht wiederholte Aussaat |
| Einfache Reinigung | Die Biomasse kann vollständig abgemäht und entfernt werden. |
| Beständigkeit gegenüber einer Reihe von Metallen | Geeignet für gemischte bis mäßige Verschmutzung |
| Aktive Wurzelchemie | Beeinflusst die Verfügbarkeit von Elementen und die Bodenmikroflora |
| Saatgutverfügbarkeit | Kann auf großen Flächen verwendet werden |
Die vielversprechendsten Schadstoffe
Cadmium;
Zink;
Kupfer;
Nickel;
bestimmte Formen von Chrom;
teilweise Blei.
Warum ist Senf für Blei interessant?
Senf wurde in erweiterten Phytoextraktionsexperimenten eingehend untersucht. Blei ist jedoch schwer löslich und verbleibt oft in den Wurzeln.
Um die Bioverfügbarkeit zu erhöhen, wurden mitunter Chelatbildner eingesetzt. Dies kann zwar die Bleiaufnahme durch die Triebe steigern, erhöht aber auch das Risiko, dass gelöstes Blei ins Grundwasser gelangt.
Synthetische Chelatoren können daher nicht ohne technische Kontrolle von Wasser, Entwässerung und Bodenbeschaffenheit an einem realen Standort eingesetzt werden.
Die praktische Rolle von Senf in Pb:
schneller Saisonschutz;
experimentelle Teilextraktion;
Verfügbarkeitskontrolle von Leads;
zusätzliche Kultur in einem komplexen System;
kein Ersatz für technische Stabilisierungsmaßnahmen.
7. Sonnenblume – eine große Biopumpe und ein Rhizofilter
Sonnenblumen sind aufgrund der Kombination folgender Eigenschaften wertvoll:
große oberirdische Masse;
entwickelte Wurzeloberfläche;
intensiver Wasserverbrauch;
Fähigkeit zur Metallaufnahme;
Einsatzmöglichkeiten in Wassersystemen.
Einzigartige Eigenschaften
| Eigentum | Bedeutung |
|---|---|
| Große Biomasse | Großes Potenzial zur vollständigen Schadstoffentfernung |
| Kräftige Wurzeln | Kontakt mit einem großen Erdvolumen |
| Hoher Wasserverbrauch | Könnte an der Abfangung von kontaminiertem Wasser beteiligt sein |
| Große Organe | Es ist zweckmäßig, Wurzeln, Blätter und Stängel separat zu analysieren. |
| Rhizofiltration | Die Wurzeln können zur Wasserreinigung verwendet werden. |
| Schnelles saisonales Wachstum | Geeignet für Pilotstandorte |
Sonnenblume und Metalle
Es wird wegen folgender Gründe ermittelt:
Cadmium;
Zink;
es ist;
Nickel;
führen;
Uran;
einige Radionuklide.
Von besonderem Wert für die Wasserreinigung
Sonnenblumen sind nicht nur im Boden, sondern auch in kontrollierten Becken besonders interessant.
Wurzeln können:
absorbieren gelöste Metalle;
Partikel zurückhalten;
den Schadstoff an die Zellwände binden;
teilweise absorbieren.
Danach kann die Wurzelmasse vollständig entfernt werden, was wesentlich einfacher ist, als alle Wurzeln aus dem Boden zu entfernen.
Sonnenblume und Blei
Im Boden verbleibt Blei häufig hauptsächlich im Wurzelsystem. Daher eignen sich Sonnenblumen nicht immer gut zur Aufnahme von Blei aus dem Boden.
Die sinnvollsten Anwendungen:
Rhizofiltration von kontaminiertem Wasser;
Versuchsreihen;
Erzeugung großer Biomassemengen;
Bewertung der Metallverfügbarkeit;
Zusätzliche Ernte nach Stabilisierung des Standorts.
In kontaminierten Gebieten dürfen keine Samen, Öle, Presskuchen, Blüten oder Stängel verwendet werden.
8. Vergleich wichtiger Pflanzen
| Anlage | Die wichtigste Einzigartigkeit | Beste Rolle |
|---|---|---|
| Alfalfa | Stickstofffixierung, tiefe Wurzeln, aktive Rhizosphäre | Wiederherstellung des Bodensystems |
| Weidenröschen | Schnelle natürliche Wiederbesiedlung gestörter Gebiete | Nachfolge und Oberflächenschutz |
| Amarant | Hohe jährliche Biomasse- und Cd/Zn-Aufnahme | Saisonale Phytoextraktion |
| Senf | Sehr schneller Zyklus und Transfer einiger Metalle in die Triebe | Wiederholte Extraktionszyklen |
| Sonnenblume | Enorme Masse, große Wurzeln, Rhizofiltration | Wasseraufbereitung und saisonale Tests |
| Schwingel | Dichter, stabiler Rasen | Phytostabilisierung |
| Weidelgras | Schnelle Bodenschließung | Primärer Staubschutz |
| Miscanthus | Dauerhaft hohe Biomasse | Langfristige Stabilisierung |
| Iva | Schnelles Baumwachstum und hoher Wasserverbrauch | Hydraulische Steuerung und Stabilisierung |
| Pappel | Große Holzbiomasse und Tiefwasserarbeiten | Kontaminiertes Grundwasser |
| Schilf und Rohrkolben | Arbeiten unter nassen Bedingungen | Behandlungsbecken und Filtrationszonen |
| Seggen | Dichtes Wurzelnetzwerk in feuchtem Boden | Pufferstreifen und Abläufe |
9. Blei ist ein besonderes Problem
Blei zählt zu den gefährlichsten und komplexesten Bodenverunreinigungen.
Er:
zersetzt sich nicht;
können Jahrzehnte und Jahrhunderte andauern;
sammelt sich im Körper an;
besonders gefährlich für Kinder;
schädigt das Nervensystem;
beeinflusst die Gehirnentwicklung;
stört die Blutbildung;
schädigt die Nieren;
erhöht das kardiovaskuläre Risiko;
kann das Fortpflanzungssystem beeinträchtigen.
Die wichtigsten Wege der Bleibelastung für den Menschen
| Weg | Mechanismus |
|---|---|
| Staub | Einatmen oder Verschlucken von Feinstaub |
| Schmutzige Hände | Kontakt mit dem Boden und anschließende Aufnahme |
| Gemüse und Blattgemüse | Kontaminierter Staub und Partikel auf der Oberfläche |
| Wurzeln | Der Schmutz klebt an der Schale |
| Hausstaub | Der Boden wird durch Schuhe, Tiere und Werkzeuge hereingetragen. |
| Wasser | Gelöste und kolloidale Formen |
| Rauch und Asche | Verbrennung kontaminierter Biomasse |
| Tiere | Verschlucken von Erde zusammen mit Nahrung |
In der Praxis geht die Gefahr oft nicht von der Aufnahme von Blei durch Pflanzen aus, sondern vondirekte Exposition des Körpers gegenüber kontaminiertem Boden und StaubDie
10. Warum können Pflanzen Blei schlecht aufnehmen?
10.1 Geringe Löslichkeit
Blei bindet an:
Ton;
organische Substanz;
Eisenoxide;
Manganoxide;
Karbonate;
Phosphate;
Sulfide.
Daher kann der Gesamt-Pb-Gehalt hoch sein, während der für die Pflanzen verfügbare Anteil relativ gering ist.
10.2. Verzögerung in den Wurzeln
Pb häufig:
wird von der Oberfläche der Wurzeln aufgenommen;
bindet an Zellwände;
Ausfällungen in der Rhizosphäre;
verbleibt im Inneren der Wurzel;
Wird nur schlecht auf Blätter und Stängel übertragen.
Dadurch eignen sich Pflanzen gut als Stabilisatoren, aber schlecht als Extraktoren.
10.3. Die Gefahr der künstlichen Mobilisierung
Wenn wir die Löslichkeit von Blei chemisch erhöhen, wird es für Pflanzen besser verfügbar, aber gleichzeitig:
Das Risiko des Auswaschens wird steigen;
Die Abwasserkanäle könnten verunreinigt sein;
Das Metall kann tiefer eindringen;
Das Risiko einer Grundwasserverschmutzung wird steigen.
Daher bedeutet maximale Pflanzenaufnahme nicht immer erhöhte Sicherheit.
11. Vier Strategien für den Umgang mit Blei
Strategie 1: Beseitigung von Hotspots
Gilt, wenn die Website Folgendes enthält:
Batteriemüll;
Schlackenstücke;
Metallkugeln;
Reste alter Farbe;
lokale Gebiete mit sehr hohen Konzentrationen;
Umweltverschmutzung in der Nähe von Kinder- und Wohngebieten.
Methoden:
selektive Extraktion;
Entfernung großer Partikel;
Screening;
Austausch der obersten Schicht;
Entfernung von kontaminiertem Material;
Mit sauberer Erde bedecken.
Für stark verschmutzte Wohngebiete ist dies zuverlässiger als die langfristige Phytosanierung.
Strategie 2. Phytostabilisierung
Hauptziel:
den Boden schließen;
Hör auf zu staubsaugen;
Erosion verringern;
Blei in den Wurzeln speichern;
Oberflächenübertragung verringern;
Den direkten Kontakt des Menschen mit dem Boden einschränken.
Geeignete Pflanzen:
Rohrschwingel;
Rotschwingel;
Weidelgras;
Wacholderdrossel;
Knabenfuß;
Hinterteil;
Miscanthus;
Weide;
Birke;
Pappel;
Seggen;
Stock;
Teppich.
Strategie 3. Immobilisierung
Ziel ist es, Blei in weniger lösliche und weniger zugängliche Formen umzuwandeln.
Mögliche Materialien:
Phosphatmineralien;
Hydroxyapatit;
Kalkmaterialien;
Biokohle;
eisenhaltige Sorptionsmittel;
Zeolithe;
Bentonit;
einige Tonmaterialien.
Anschließend ist das Gebiet mit Vegetation bedeckt.
Wichtig: Die Dosierung wird durch Labortests bestimmt. Beispielsweise können überschüssige Phosphate neue Umweltprobleme verursachen und die Mobilität anderer Schadstoffe beeinträchtigen.
Strategie 4. Phytoextraktion
Es wird dort verwendet, wo:
Die Umweltverschmutzung ist mäßig;
Ein Teil des Bleis steht den Wurzeln zur Verfügung;
Biomasse kann gefahrlos entfernt werden;
Es besteht die Möglichkeit, über viele Saisons zu arbeiten;
Wasser und Boden werden kontrolliert.
Mögliche Nutzpflanzen:
Senf;
Sonnenblume;
Amarant;
Raps;
Weide;
Maulbeere;
bestimmte Arten der Chenopodiaceae;
Mais als technische Nicht-Nahrungsmittelpflanze.
Bei Blei ist die Phytoextraktion jedoch meist langsam und sollte nicht die einzige Schutzmethode sein.
12. Was ist bei Blei wichtiger: Extraktion oder Stabilisierung?
| Situation | Die Hauptlösung |
|---|---|
| Wohngebiet, Kinder, hoher Bleigehalt | Aussparung, Isolierung, saubere Deckschicht |
| Offene staubige Oberfläche | Sofortige Schließung und Phytostabilisierung |
| Große Abraumhalde | Mineralstabilisierung und nachhaltige Kräuter |
| Mäßige Verschmutzung eines großen Gebiets | Dichte Vegetationsdecke und schrittweise Sanierung |
| Lokale Metallabfälle | Physische Entfernung |
| Verschmutztes Wasser | Technische Sorptionsfilter und zusätzliche Rhizofiltration |
| Garten oder Gemüsegarten | Isolierte Hochbeete mit sauberer Erde |
| Versuchsstandort | Senf, Amarant, Sonnenblume mit Biomasseanalyse |
| Blei zusammen mit Arsen | Ein separates Projekt, da die Reagenzien beide Elemente unterschiedlich beeinflussen können. |
Die Hauptaufgabe bei Blei besteht nicht darin, um jeden Preis die maximale Menge an Metall zu gewinnen, sondernzuerst den Fluss zu einer Person stoppenDie
13. Optimales mehrstufiges Regenerationssystem
Phase 1. Diagnostik
Es ist notwendig festzustellen:
Gesamtgehalt an Schadstoffen;
mobiler Anteil;
Kontaminationsgrad;
pH-Wert;
organische Substanz;
mechanische Zusammensetzung;
Grundwasserspiegel;
Drainage;
Vorhandensein von Hotspots;
Schadstoffgehalt im Wasser.
Das Gelände ist in Zonen unterteilt:
sauber;
mäßig verschmutzt;
stark verschmutzt;
nass;
staubig;
erosionsgefährdet;
Gebiete mit lokalem Abfallaufkommen.
Schritt 2: Konzentrierte Quellen entfernen
Folgende Elemente wurden entfernt:
Schlackenstücke;
Metall;
Batterieschrott;
kontaminierte Baumaterialien;
Lokale Gebiete mit extremen Konzentrationen.
Phase 3. Bodenstabilisierung
Falls erforderlich, beantragen Sie:
Kalkung;
Phosphatmaterialien;
Biokohle;
Mineralische Sorptionsmittel;
saubere Deckschicht;
Erosionsschutzmatten.
Schritt 4: Schließen Sie die Oberfläche schnell.
Erste Mischung:
Weidelgras;
Rohrschwingel;
Rotschwingel;
Wacholderdrossel;
Knabenfuß.
Ziel:
Staub stoppen;
den Boden verfestigen;
Oberflächenabfluss verringern;
Ein Root-Netzwerk erstellen.
Phase 5. Biologische Wiederherstellung
Nach der Stabilisierung werden folgende Elemente eingeführt:
Alfalfa;
Klee;
Chicoree;
Schafgarbe;
einheimische Kräuter;
Weidenröschen in geeigneten Gebieten.
Phase 6. Mehrjähriges Rahmensystem
Landung:
Miscanthus;
Weide;
Pappel;
Birke;
einheimische Sträucher;
Seggen und Schilf an feuchten Standorten.
Phase 7. Experimentelle Phytoextraktion
In separaten, kontrollierten Versuchsflächen:
Senf;
Amarant;
Sonnenblume;
Raps;
Kurzumtriebige Weide.
Nach jedem Zyklus wird Folgendes analysiert:
Wurzeln;
Stängel;
Blätter;
Samen;
Trockenmasse;
vollständige Schadstoffentfernung;
Restboden;
mobiler Anteil;
Abwasser.
Phase 8. Bildung eines nachhaltigen Ökosystems
Nach der Risikominderung:
einige der einheimischen Kräuter erhalten;
Sträucher pflanzen;
Waldgürtel anlegen;
Bildung nasser Biofiltrationszonen;
Die Umwandlung des Gebiets von einer technischen Landgewinnung hin zu einem nachhaltigen Ökosystem erfolgt schrittweise.
14. Ein Beispiel für die funktionelle Einteilung von Pflanzen
| Ebene | Pflanzen | Funktion |
|---|---|---|
| Schnelle Oberflächenabdeckung | Weidelgras, Schwingel, Wiesengras | Staub, Erosion, Bodenstabilisierung |
| Tiefe Rhizosphäre | Luzerne, Wegwarte | Lockerung und Unterstützung von Mikroorganismen |
| Saisonale Gewinnung | Senf, Amarant, Sonnenblume | Entfernung einiger der verfügbaren Metalle |
| Langfristige Stabilisierung | Miscanthus, Weide, Pappel | Wurzelgerüst und Wassermanagement |
| Pioniernachfolge | Weidenröschen, Birke | Wiederherstellung der natürlichen Bedeckung |
| Nassfilter | Segge, Rohrkolben, Schilf, Weide | Abwasserbehandlung und Sedimentrückhaltung |
| Unterstützung für Bestäuber | Weidenröschen, Luzerne, Kräutermischung | Wiederherstellung der Biodiversität |
15. Pflanzen gegen verschiedene Arten von Umweltverschmutzung
Cadmium und Zink
Vielversprechend:
Amarant;
Senf;
bestimmte Rapssorten;
Sonnenblume;
Weide;
spezialisierte Hyperakkumulatoren.
Nickel
Vielversprechend:
spezialisierte TypenOdontarrhena;
bestimmte Senfsorten;
Amarant;
metallresistente Kräuter.
Kupfer
Gebraucht:
Senf;
Amarant;
Sonnenblume;
Weide;
Schwingel;
Miscanthus.
Arsen
Eine spezielle Pflanze ist der Adlerfarn.Pteris vittataAllerdings sind die chemische Form des Arsens und die Bodenbeschaffenheit von entscheidender Bedeutung.
Öl und Diesel
Die Hauptrolle kommt den Mikroorganismen der Rhizosphäre zu.
Geeignete Pflanzen:
Alfalfa;
Weidelgras;
Schwingel;
Klee;
Miscanthus;
Weide;
Pappel.
PAK und Pestizide
Möglich:
Rhizodegradation;
Phytodegradation;
Gemeinsames Wirken von Pflanzen und Bakterien.
Geeignet für:
Getreide;
Alfalfa;
Weide;
Pappel;
Sumpfpflanzen.
Verschmutzte Gewässer
Gebraucht:
Sonnenblumen in kontrollierten Systemen;
Wasserlinsen;
Polyrhizom;
Teppich;
Stock;
Schilf;
Seggen;
Iva.
Radionuklide
Die Möglichkeit der Pflanzennutzung hängt von folgenden Faktoren ab:
ein bestimmtes Isotop;
chemische Form;
Bodenbeschaffenheit;
Kalium- und Kalziumgehalt;
Grad der Strahlengefährdung.
Die Arbeit mit Radionukliden erfordert ein spezielles radiologisches Projekt.
16. Behandlung von kontaminiertem Abwasser
Beispiel eines sequenziellen Biofiltrationssystems:
Absetzbecken für große Partikel;
Mineral- oder Sorptionsbarriere;
Schilfgebiet;
Schilfzone;
Seggen und Seggenzone;
Weidenstreifen;
Polierteich;
Kontrollpunkt für die Wasserprobenahme.
Bei Blei und anderen Metallen sollten Anlagen die technischen Filter nicht ersetzen. Sie dienen als zusätzliche Filterstufe, stabilisieren Sedimente und fangen Restschadstoffe ab.
17. Entsorgung kontaminierter Biomasse
Biomasse vom Sanierungsstandort darf nicht sein:
zu essen;
als Futtermittel verwenden;
zu Öl oder Mehl verarbeiten;
Daraus Tee zubereiten;
Verwendung in Kosmetika;
Kompostieren Sie mit dem Restmüll;
Als Mulch belassen;
auf dem Scheiterhaufen verbrennen;
Verbrennung in einem Haushaltsherd;
Asche im Garten verwenden;
Hausgemachte Biokohle herstellen.
Schwermetalle verschwinden bei der Verbrennung nicht. Sie reichern sich in der Asche an und können vom Rauchstaub fortgetragen werden.
Mögliche Kontaktmöglichkeiten:
kontrollierte Verbrennung mit Abgasreinigung;
besondere Bestattung;
Aschestabilisierung;
Gewinnung von Metallen aus Pflanzenmaterial;
Überweisung an eine lizenzierte Organisation.
18. Grundlegende Fehler
Fehler 1: Die Annahme, dass jede Pflanze den Boden reinigt.
Das Vorhandensein einer Pflanze in einem kontaminierten Gebiet bedeutet nicht, dass sie den Schadstoff wirksam entfernt.
Fehler 2: Nur die Konzentration in den Blättern betrachten
Es ist notwendig, die gesamte Trockenmasse und den gesamten Abtrag vom Standort zu berücksichtigen.
Fehler 3: Kontaminierte Biomasse an Ort und Stelle belassen
Das Metall gelangt nach der Zersetzung wieder in den Boden.
Fehler 4. Anwendung von Chelatbildnern ohne Aufsicht
Es kann die Auswaschung von Metallen verstärken und das Wasser verschmutzen.
Fehler 5: Anbau von Nutzpflanzen in einem Sanierungsgebiet
Selbst wenn das Metall nur in geringen Mengen in den Fötus gelangt, besteht weiterhin die Gefahr von kontaminiertem Staub und Boden.
Fehler 6: Nur eine Pflanze verwenden
Ein System, in dem verschiedene Arten unterschiedliche Funktionen übernehmen, funktioniert zuverlässiger.
Fehler 7: Stabilisierung als vollständige Reinigung betrachten
Durch Phytostabilisierung wird das Risiko verringert, der Schadstoff verbleibt jedoch im Boden.
19. Universelles DREVO-System
Für ein großflächig gestörtes Gebiet kann ein mehrstufiges Modell verwendet werden.
Die erste Ebene ist Sicherheit.
Analyse;
Zoneneinteilung;
Hotspot-Beseitigung;
Zugangsbeschränkung;
Staubschutz;
Schutz der Wasserwege.
Die zweite Ebene ist die Stabilisierung.
mineralische und organomineralische Sorptionsmittel;
dichte, mehrjährige Kräuter;
Antierosionsbeschichtung;
Pufferstreifen.
Die dritte Ebene ist die biologische Revitalisierung.
Alfalfa;
Klee;
Chicoree;
einheimische Kräuter;
nützliche Bakterien;
Mykorrhizapilze.
Stufe 4 – Kontrollierte Extraktion
Senf;
Amarant;
Sonnenblume;
Weide;
andere bewährte Nutzpflanzen.
Die fünfte Ebene ist die Bildung eines Ökosystems
Weidenröschen;
einheimische Kräuter;
Sträucher;
Weide;
Birke;
Pappel;
Waldgürtel;
Nassfiltrationszonen.
20. Hauptschlussfolgerung
Es gibt keine einzige Universalpflanze, die alle Arten von Schmutz entfernt.
Jeder Typ erfüllt seine eigene Aufgabe:
Alfalfastellt die Bodenbiologie wieder her, bindet Stickstoff und schafft eine tiefe Rhizosphäre;
Weidenröschendie erste Wiederherstellung der Vegetationsdecke und Einleitung der natürlichen Sukzession;
Amarantproduziert hohe Biomassemengen und kann Cadmium und Zink gewinnen;
SenfWächst schnell und eignet sich für wiederholte saisonale Zyklen der Phytoextraktion;
Sonnenblumebildet eine starke Biomasse und ist besonders interessant für die Wasserrhizofiltration;
Getreideeinen dichten Rasen bilden und die Bestäubung unterbinden;
Miscanthusbietet eine langlebige Abdeckung für Nicht-Lebensmittel;
Weide und PappelWasser regulieren und ein mehrjähriges Wurzelsystem ausbilden;
Seggen, Rohrkolben und Schilfarbeiten in Nassfiltrationssystemen.
Für Blei ist die sinnvollste Strategie:
Konzentrierte Quellen entfernen → verbleibendes Metall binden → Boden mit dichter Vegetation bedecken → menschlichen Kontakt einschränken → den zugänglichen Anteil schrittweise abbauen → Boden, Wasser und Biomasse kontinuierlich überwachen.
Ziel der Phytosanierung ist nicht einfach nur das Anpflanzen von Pflanzen auf kontaminierten Böden. Vielmehr geht es darum, ein kontrolliertes System zu schaffen, das die Toxizität nachhaltig reduziert, die Ausbreitung der Kontamination stoppt und das Gebiet in einen nachhaltigen ökologischen Zustand zurückversetzt.
Andosol ist bereits entstandener vulkanischer Boden, während Regolith das anfängliche lose mineralische Material ist, aus dem der Boden noch gebildet werden muss.