Salvinia natans legt het loodje: Deel 1
Dennis Barten & Martijn van Lith. , zaterdag 24 september 2005 - 00:00:00
Salvinia natans legt het loodje: deel1
Bron : Vijvers & Koi - Nishikigoi-online
Een natuurwetenschappelijk onderzoek naar fytormediatie.
Neemt Salvinia natans meer lood per gram drooggewicht op bij een hogere concentratie lood in de oplossing?
Inhoudsopgave.
Profielwerkstuk
Vraagstelling en hypothese
Materiaal en methoden
Resultaten
Foutenanalyse & discussie
Conclusie
Nawoord
Met dank aan
Verklarende woordenlijst
Literatuurlijst
Bijlagen
SpectrAA Report
Fotoboek
Inleiding.
Voor u ligt ons profielwerkstuk (PWS) over fytoremediatie. In deze inleiding zullen we alle onderwerpen toelichten die in dit onderzoek van belang zijn, zodat u het onderzoek kunt lezen en begrijpen. Er zijn een aantal deelonderwerpen die we in deze inleiding zullen bespreken. O.a. vertellen we welk onderwerp we hebben gekozen en ook waarom. Verder worden moeilijke begrippen toegelicht, zoals fytoremediatie, het plantje Salvinia natans , het element lood (Pb), reflux en de werking van het AAS-apparaat. Tenslotte zullen we komen tot een vraagstelling en hypothese, dan bespreken we ook de proefopzet van het experiment. De gegevens die dit onderzoek heeft voortgebracht staan bij de resultaten. Deze resultaten bespreken we in de discussie en foutenanalyse, uiteindelijk komen we tot de conclusie van dit onderzoek. U zult een nawoord kunnen lezen en we hebben een flinke literatuurlijst samengesteld. Als we een plaatje of stuk tekst letterlijk hebben overgenomen, zal de bron direct worden genoemd.
Wij wensen u veel plezier met het lezen van dit onderzoek. We hebben geprobeerd om een zo helder mogelijk verhaal op te stellen, we hopen dat ons dit ook gelukt is.
Introductie.
Allereerst zullen we ons even voorstellen. Wij zijn Martijn van Lith en Dennis Barten. Beiden zitten we in 6VWO en we volgen het profiel Natuur en Gezondheid met als keuzevak M&O.
Een profielwerkstuk kunt u beschouwen als een meesterproef. In dit onderzoek moeten we kunnen laten zien wat we de afgelopen jaren hebben geleerd.
In ons PWS hebben we de vakken biologie en scheikunde geïntegreerd, wat wil zeggen dat beide vakken een rol spelen in het onderzoek. We hebben dan ook twee profielwerkstukbegeleiders, één voor biologie en één voor scheikunde. Dhr. Klein Douwel is onze algemene begeleider én de begeleider voor het onderdeel scheikunde. Dhr. Threels is onze begeleider voor het deelgebied biologie.
Het onderwerp van dit onderzoek is fytoremediatie, het begrip zullen we later in deze inleiding toelichten. We zijn op dit onderwerp gekomen omdat we een jaar geleden een bericht lazen in de krant. Er was een varen die in staat was om benzine (wat later benzeen bleek te zijn), uit de bodem te halen en af te breken tot onschadelijke stoffen. Het leek ons interessant om hier wat mee te doen voor het PWS. Nadat we veel informatie hadden opgezocht, vooral via internet, kwamen we erachter dat er meer planten zijn die gifstoffen kunnen opnemen en opslaan of afbreken. Zo zagen we goede mogelijkheden voor ons, als scholieren, om uit te kunnen voeren.
Allereerst wilden we kwik (Hg) laten opnemen door eendekroos ( Lemna minor ), maar dit bleek niet praktisch. Toen kwamen we op het idee om lood (Pb) te laten opnemen door Salvinia natans . En dat is ook ons uiteindelijke onderzoek geworden.
Overigens hadden we in het prille begin het plan om met mosterd- en of maïsplanten te werken. Mosterd ( Sinapsis alba ), is in staat om nikkel (Ni), lood (Pb), cadmium (Cd) en andere zware metalen op te nemen. We waren echter van mening dat we schoner en dus wellicht beter konden werken met waterplanten.
De meeste mensen hebben nog nooit van fytoremediatie gehoord. Dit onderwerp zal op de volgende pagina worden besproken en toegelicht.
Woorden aangegeven met (*) zijn te vinden in de verklarende woordenlijst.
Theorie fytoremediatie.
OPSCHONEN VAN GROND EN WATER
Fytoremediatie is het opschonen van grond en water door middel van planten in plaats van chemische of machinale methodes. De planten kunnen verschillende soorten vervuilingen opruimen, zoals zware metalen, explosieven, bestrijdingsmiddelen en olie. Ook zorgen de planten ervoor dat er de vervuiling niet weg kan waaien of spoelen. Sommige planten reinigen in extreme mate; deze worden hyperaccumulatoren genoemd. Fytoremediatie deed in de jaren 90 zijn intrede, maar het onderzoek naar deze methode staat nog steeds in zijn kinderschoenen. Er is nog vrij weinig over bekend.
Het beste werkt fytoremediatie op grond/water dat licht tot middelmatig vervuilt is.Bij een bepaalde grenswaarde gaan zelfs fytoremediatoren dood! De vervuiling wordt opgenomen door de wortels en dus kan er niet dieper vervuiling worden opgenomen dan de wortels reiken. Als je bomen gebruikt in plaats van planten heb je dus een diepere bodemlaag die gereinigd wordt. Doordat de vervuilingen worden opgeslagen in de plant zelf is het een kwestie van oogsten (en eventueel hergebruiken in een fabricageproces) Op een middellange tot lange termijn is de grond of het water gereinigd.
In de plant kunnen er drie dingen gebeuren met de vervuiling. Het kan opgeslagen worden in de wortels, de bladeren en stam (m.n zware metalen); verandert worden in een minder schadelijke chemicaliën (m.n organische stoffen als olie) of verandert worden in gassen.
Naast planten die de chemicaliën onschadelijk maken kan dat ook gebeuren door micro-organismen die bij de wortels van de plant leven.
Nadat de plant genoeg heeft opgenomen wordt hij geoogst en vernietigd of worden de chemicaliën gerecycled. In sommige gevallen brengt dit zelfs direct geld op. En maïs, een voorbeeld van een hyperaccumulator, is zelfs geschikt voor consumptie, omdat het de zware metalen als cadmium en koper niet in de vruchten opslaat. Dat is een gunstige bijkomstigheid.
De tijd die nodig is voordat een plant de plek heeft schoon gemaakt hangt af van verschillende factoren. Het type en aantal van de planten is van belang, het type en de hoeveelheid chemicaliën, grootte en diepte van het schoon te maken gebied, het klimaat en het type en de conditie van de grond.
HYPERACCUMULATOREN
Hyperaccumulatoren zijn planten die in extreme mate zware metalen opnemen en vastleggen in de vacuolen.
Voor de hyperaccumulatoren zijn er evolutionaire voordelen te noemen van fytoremediatie. Ze kunnen groeien op plaatsen waar andere planten dit niet kunnen en ze zijn bovendien beschermt tegen vraat.. Zo heeft het voor de planten zelf ook nog een nuttige functie. De door de plant opgenomen stoffen worden getransporteerd naar de vacuolen, waardoor de plant beschermd is tegen de giftige werking van de vervuilende stof. Dit kost echter veel energie waardoor de plantjes klein blijven, er is immers minder energie voor de groei over. Dus bij een hogere accumulatie zullen de plantjes kleiner blijven dan zonder accumulatie
WERKING VAN FYTOREMEDIATIE
We gaan nu dieper op dit verschijnsel in. Er zijn vier soorten fytoremediatie: fytotransformatie, fytostabilisatie, metaalimmobilisatie en rhizofiltratie.
Fytotransformatie: Hierbij wordt vervuiling opgenomen door de plant en door enzymatische activiteit omgezet in andere stoffen en soms zelfs in gasvorm. Dit is alleen mogelijk bij watervervuiling of vloeibare vervuiling. Er zijn enkele planten die ‘aan fytotransformatie doen' met een groot (en vooral diep reikend) worteloppervlak en zij kunnen zeer veel vervuiling opnemen. Theoretisch is het mogelijk dat het water compleet gezuiverd wordt, in de praktijk blijkt echt dat dit niet zo is. Toch wordt de vervuiling door fytotransformatie voor een groot deel opgeruimd.
Fytostabilisatie: Hierbij wordt de vervuilde stof vastgehouden door de planten. Bijvoorbeeld vervuilde grond die door planten bij elkaar wordt gehouden, waardoor de vervuiling geen bedreiging meer vormt voor de omgeving.
Metaalimmobilisatie: Dit is het principe dat planten zware metalen opnemen en vastleggen. Een gedeelte blijft als ion aanwezig in de plant, een gedeelte wordt vastgelegd in verbindingen als oxiden, nitraten, fosfaten, etc. Deze methode gebruiken wij in dit onderzoek.
Rhizofiltratie: Deze manier wordt gebruikt om stedelijk en industrieel afvalwater te zuiveren in speciaal daarvoor aangelegde moerassen. Hier gaat het vooral om het verwijderen van nitraten en fosfaten die zorgen voor (schadelijke) algengroei. Deze stoffen worden omgezet in bladmassa. (ook wel helofytenfilter genoemd)
De mate van accumulatie hangt af van o.a het klimaat, de pH, de mate van vervuiling, de hoeveelheid beschikbare voeding, lichtsterkte, concurrentie, etc.
VOORDELEN VAN FYTOREMEDIATIE.
Een voordeel van fytoremediatie is dat het een erg milieubewuste manier van bodem/waterzuivering ten opzichte van andere chemische en mechanische methoden. Je laat het milieu zijn werk doen en na een aantal jaren is de grond schoon.
Bovendien is fytoremediatie veel goedkoper is dan alternatieve methoden van chemische en/of mechanische reiniging. Het kostenaspect is voor allerlei instanties vaak belangrijker dan andere aspecten (bijvoorbeeld het milieuaspect).
Een ander voordeel is, dat de fytoremediator na afloop van zijn werk wordt geoogst en verbrand of verwerkt, waardoor alle schadelijke stoffen op een plaats gevangen zitten. Soms kunnen deze stoffen zelfs opnieuw worden gebruikt in het productieproces en brengt het wellicht geld op.
Ook de eerder genoemde evolutionaire voordelen spelen een rol.
NADELEN AAN FYTOREMEDIATIE.
Er is een hele lange termijn nodig totdat een door fytoremediatoren bewerkt veld ook echt schoon is. Deze lange termijn is een van de meest genoemde nadelen van fytoremediatie. Het duurt jaren, zoniet eeuwen, voordat een vervuild stuk grond schoon is. Conclusies uit rapportages van de overheid zijn dan ook dat het een veelbelovende techniek is, maar (op dit moment nog) niet praktisch genoeg.
Fytoremediatoren zijn selectief, zinkboerenkers is, zoals zijn naam al vermoedt alleen maar geïnteresseerd in zink. Zit er echter ook een te hoge concentratie kwik in de grond, dan gaat de plant dood. Fytoremediatie is meestal niet in het geval van gemengde vervuilingen toe te passen!
GENETISCHE MODIFICATIE VAN FYTOREMEDIATOREN.
Door het DNA te veranderen van fytoremediatoren, zijn bovengenoemde nadelen weg te nemen. Men zou bijvoorbeeld een gen van het snelgroeiende maïs in kunnen bouwen in het DNA van Salvinia natans , zodat deze veel meer lood op zal nemen dan zonder dat gen. Ook kan men het gen (of een combinatie van genen) voor de opname van kwik in kunnen bouwen in het DNA van een S. natans . Dan zal deze kwik op gaan nemen in plaats van lood. Waarschijnlijk ligt op dit gebied de toekomst voor fytoremediatie als ingeburgerde methode.
Salvinia natans
Het geslacht Salvinia* behoort tot het rijk der planten (Plantae*), het onderrijk der vaatplanten (Tracheobionta*), de afdeling der sporenplanten (Pteridophyta*), de klasse der varens (Filicopsida*), de orde der Hydropteridales* en de familie der vlotvarens (Salviniaceae*). Dit hebben we in een schema gezet: afbeelding (1).
Rijk Plantae
Onderrijk Tracheobionta
Afdeling Pteridophyta
Klasse Filicopsida
Orde Hydropteridales
Familie Salviniaceae
Geslacht Salvinia
Soort Salvinia natans
Het geslacht Salvinia omvat zo'n 10 á 12 soorten, al naargelang de bron die je aanhoudt. Het zijn allemaal drijvende varens die groen blijven bij een temperatuur van minimaal 10 °C. Bij een lagere temperatuur sterven ze af. De planten hebben geen wortels, maar een groep ingesneden afhangende bladeren die de water en voedingsstoffen opnemen en tevens de sporen produceren. Zodra de sporen rijp zijn, zinken ze naar de bodem. Ze ontkiemen pas als de milieufactoren optimaal zijn om te groeien, dat kan na korte tijd gebeuren, maar ook een jaar of langer duren.
De eerste botanist die het geslacht Salvinia beschreef was de heer Jean-François Séguier (1703-1784). Zijn beschrijving van Salvinia stamt uit 1754 en betreft niet een soort in het bijzonder, maar het geslacht in het geheel. Oorspronkelijk zijn de Salviniaceae afkomstig uit Argentinië en Brazilië. Door toedoen van de mens heeft de vlotvaren (de Nederlandse aanduiding voor Salvinia) zich kunnen verspreiden over bijna de gehele wereld. Zodoende is zijn verspreidingsgebied gigantisch toegenomen: het omvat o.a. de Amerikaanse staten Alabama, Florida, Georgia, Louisiana, Massachusetts, New Mexico, New York, Oklahoma, South Carolina en Texas; geheel Zuid- en Centraal-Amerika; West- en Zuid-Europa; Afrika en Azië (het gedeelte tussen Maleisië en Siberië). Ze worden ingedeeld in de USDA klimaatzones 9-12; hoe hoger, des te warmer. Nederland bevind zich in klimaatzones 7 en 8. Deze klimaatzones zijn bepaald door het Amerikaanse ministerie van landbouw en zijn gebaseerd op de gemiddelde minimum temperatuur van gebieden in de wereld.
In veel (sub)tropische landen zijn de Salvinia's uitgegroeid tot een ware plaag; waterwegen groeien dicht, inheemse soorten worden verdrongen, rivieren drogen uit door de extreme verdamping, riolen en irrigatiekanalen raken verstopt en recreatiemogelijkheden worden verstoord. In die landen is het daarom verboden om Salvinia uit te zetten. Op de website van de United States Department of Agriculture (USDA), staat zelfs dat men bezig is om Salvinia (m.n. Salvinia molesta ) uit te roeien in de Verenigde Staten.
Het geslacht wordt desalniettemin vaak gekweekt, maar vooral om de sierwaarde. Je komt hem tegen in vijvers, aquaria en drijfschalen. Het meest bekend zijn de soorten Salvinia natans, S. auriculata en S. minima . Voor het onderzoek hebben we Salvinia natans gebruikt. S. natans is namelijk gemakkelijk verkrijgbaar bij tuincentra.
We hebben voor het geslacht Salvinia gekozen om de volgende reden; een citaat van een internetsite. De zinnen die we extra belangrijk achten hebben we onderstreept. ( -url- ):
The use of Salvinia to recover heavy metals
Salvinia is a floating aquatic plant which grows wildly in (sub)tropical regions. It has not been subject of extensive research as in the case of other aquatic plants until recently. In our research group, we have carried out experiments to define its capacity to remove heavy metals from diluted solutions. It was found that Salvinia can remove cadmium (Cd) and lead (Pb). (…)
These results show the high potential of Salvinia, especially for the removal of cadmium and lead, since the bioaccumulation factors that we report a lot higher than those reported previously for other aquatic plants. Further research at a higher scale has to be carried out in the near future. (…)
Salvinia shows good potential to remove Cd and Pb from industrial wastewater.â€
Uit deze bron blijkt dat het geslacht Salvinia uitermate geschikt is voor het verwijderen van lood en cadmium uit industrieel afvalwater. Dan was er nog de keuze tussen lood en cadmium. Die keuze was snel gemaakt, aangezien cadmium naar onze mening gevaarlijker en kostbaarder is dan lood. Ons onderzoek doen we met Salvinia natans en lood (Pb).
Overigens staat in deze bron dat verder onderzoek op een grotere schaal nog moet worden gedaan, er is dus blijkbaar nog betrekkelijk weinig bekend over deze plant met betrekking tot fytoremediatie.
(Afbeelding 2 )[ -url- ]
(Afbeelding 3 )
( Afbeelding 4 )
Nog even wat over Salvinia natans in het bijzonder. Afbeeldingen (2) en (3) geven Salvinia natans weer. Afbeelding (4) de sporen, zeer sterk uitvergroot. Het blad is diepgroen van kleur en sterk behaard. Deze haren dienen ervoor om waterdruppels van het bladoppervlak te mijden. Het is verder breed elliptisch van vorm en 2 bij 1,5 cm. De optimale temperatuur ligt tussen de 16 en 28 °C en ze behoeven zeer veel licht. Een klein stukje wortel is genoeg om een nieuwe plant voort te brengen (zelfs na lange tijd droogte), dit is dan ook één van de oorzaken dat het gemakkelijk een plaag kan worden. De groei van een ‘populatie' is exponentieel, door het delen van de planten, maar ook door het uitzaaien van de sporen. S. natans is bestand tegen enigszins zout water of, zoals eerder vermeld, vervuild water.
Lood (Pb)
Het element lood, chemisch afgekort noemt men het Pb. Pb is afgeleid van het Latijnse woord ‘plumbum', wat lood betekent. Afbeelding (5) laat een vast stukje lood zien (Pb(s)).
( Afbeelding 5 )
Lood heeft atoomnummer 82 en een relatieve atoommassa van 207,19. Het smeltpunt is 601 K en het kookpunt 2022 K. Lood rekent men tot de groep der zware metalen.
Het is één van de meest gebruikte non-ferro metalen, de wereldproductie in 1981 bedroeg ruim 5,3 miljoen ton. Al meer dan 5000 jaar wordt het gebruikt en bewerkt door de mens. De belangrijkste toepassing vindt men bij accu's, dakbedekking en als antiklopmiddel in benzinemotoren. Voor zover bekend heeft lood geen enkele nuttige functie in levensprocessen bij mens en dier.
Lood kan via voedsel, water of lucht in het lichaam komen, waarvan minder dan de helft daadwerkelijk in het lichaam achterblijft. Meer dan 90 % van dat lood wordt ingebouwd in het beenderstelsel, de rest blijft opgelost in het bloed verspreid door het lichaam. De uitscheiding van het element is zeer gering en langdurig, ophoping kan zich voordoen. Lood in het lichaam verstoort verschillende biologische processen. Boven een concentratie van 400 µg lood per liter bloed kan er bloedarmoede optreden en boven een concentratie van 600 µg lood per liter bloed ontstaan er (chronische) nieraandoeningen. Lood heeft ook nadelige effecten op het zenuwstelsel en de hersenen.
Het is duidelijk dat lood niet in de natuur mag komen via industrieel afvalwater. Hele ecosystemen kunnen worden vernietigd en het drinkwater kan worden verontreinigd. Ook nu worden zware metalen uit afvalwater gehaald, maar deze (chemische en mechanische) methoden zijn erg kostbaar. Het zou een goede zaak zijn als men in de toekomst gebruik kan maken van fytoremediatie.
Dit is een artikel van derden
Koieagle alle rechten voorbehouden
dit content onderwerp is van KoiEagle.nl: de grootste koi en vijver website van de BeNeLux!
( http://www.koieagle.nl/e107_plugins/content/content.php?content.810 )
Dennis Barten & Martijn van Lith. , zaterdag 24 september 2005 - 00:00:00
Salvinia natans legt het loodje: deel1
Bron : Vijvers & Koi - Nishikigoi-online
Een natuurwetenschappelijk onderzoek naar fytormediatie.
Profielwerkstuk
Vraagstelling en hypothese
Materiaal en methoden
Resultaten
Foutenanalyse & discussie
Conclusie
Nawoord
Met dank aan
Verklarende woordenlijst
Literatuurlijst
Bijlagen
SpectrAA Report
Fotoboek
Inleiding.
Voor u ligt ons profielwerkstuk (PWS) over fytoremediatie. In deze inleiding zullen we alle onderwerpen toelichten die in dit onderzoek van belang zijn, zodat u het onderzoek kunt lezen en begrijpen. Er zijn een aantal deelonderwerpen die we in deze inleiding zullen bespreken. O.a. vertellen we welk onderwerp we hebben gekozen en ook waarom. Verder worden moeilijke begrippen toegelicht, zoals fytoremediatie, het plantje Salvinia natans , het element lood (Pb), reflux en de werking van het AAS-apparaat. Tenslotte zullen we komen tot een vraagstelling en hypothese, dan bespreken we ook de proefopzet van het experiment. De gegevens die dit onderzoek heeft voortgebracht staan bij de resultaten. Deze resultaten bespreken we in de discussie en foutenanalyse, uiteindelijk komen we tot de conclusie van dit onderzoek. U zult een nawoord kunnen lezen en we hebben een flinke literatuurlijst samengesteld. Als we een plaatje of stuk tekst letterlijk hebben overgenomen, zal de bron direct worden genoemd.
Wij wensen u veel plezier met het lezen van dit onderzoek. We hebben geprobeerd om een zo helder mogelijk verhaal op te stellen, we hopen dat ons dit ook gelukt is.
Introductie.
Allereerst zullen we ons even voorstellen. Wij zijn Martijn van Lith en Dennis Barten. Beiden zitten we in 6VWO en we volgen het profiel Natuur en Gezondheid met als keuzevak M&O.
Een profielwerkstuk kunt u beschouwen als een meesterproef. In dit onderzoek moeten we kunnen laten zien wat we de afgelopen jaren hebben geleerd.
In ons PWS hebben we de vakken biologie en scheikunde geïntegreerd, wat wil zeggen dat beide vakken een rol spelen in het onderzoek. We hebben dan ook twee profielwerkstukbegeleiders, één voor biologie en één voor scheikunde. Dhr. Klein Douwel is onze algemene begeleider én de begeleider voor het onderdeel scheikunde. Dhr. Threels is onze begeleider voor het deelgebied biologie.
Het onderwerp van dit onderzoek is fytoremediatie, het begrip zullen we later in deze inleiding toelichten. We zijn op dit onderwerp gekomen omdat we een jaar geleden een bericht lazen in de krant. Er was een varen die in staat was om benzine (wat later benzeen bleek te zijn), uit de bodem te halen en af te breken tot onschadelijke stoffen. Het leek ons interessant om hier wat mee te doen voor het PWS. Nadat we veel informatie hadden opgezocht, vooral via internet, kwamen we erachter dat er meer planten zijn die gifstoffen kunnen opnemen en opslaan of afbreken. Zo zagen we goede mogelijkheden voor ons, als scholieren, om uit te kunnen voeren.
Allereerst wilden we kwik (Hg) laten opnemen door eendekroos ( Lemna minor ), maar dit bleek niet praktisch. Toen kwamen we op het idee om lood (Pb) te laten opnemen door Salvinia natans . En dat is ook ons uiteindelijke onderzoek geworden.
Overigens hadden we in het prille begin het plan om met mosterd- en of maïsplanten te werken. Mosterd ( Sinapsis alba ), is in staat om nikkel (Ni), lood (Pb), cadmium (Cd) en andere zware metalen op te nemen. We waren echter van mening dat we schoner en dus wellicht beter konden werken met waterplanten.
De meeste mensen hebben nog nooit van fytoremediatie gehoord. Dit onderwerp zal op de volgende pagina worden besproken en toegelicht.
Theorie fytoremediatie.
OPSCHONEN VAN GROND EN WATER
Fytoremediatie is het opschonen van grond en water door middel van planten in plaats van chemische of machinale methodes. De planten kunnen verschillende soorten vervuilingen opruimen, zoals zware metalen, explosieven, bestrijdingsmiddelen en olie. Ook zorgen de planten ervoor dat er de vervuiling niet weg kan waaien of spoelen. Sommige planten reinigen in extreme mate; deze worden hyperaccumulatoren genoemd. Fytoremediatie deed in de jaren 90 zijn intrede, maar het onderzoek naar deze methode staat nog steeds in zijn kinderschoenen. Er is nog vrij weinig over bekend.
Het beste werkt fytoremediatie op grond/water dat licht tot middelmatig vervuilt is.Bij een bepaalde grenswaarde gaan zelfs fytoremediatoren dood! De vervuiling wordt opgenomen door de wortels en dus kan er niet dieper vervuiling worden opgenomen dan de wortels reiken. Als je bomen gebruikt in plaats van planten heb je dus een diepere bodemlaag die gereinigd wordt. Doordat de vervuilingen worden opgeslagen in de plant zelf is het een kwestie van oogsten (en eventueel hergebruiken in een fabricageproces) Op een middellange tot lange termijn is de grond of het water gereinigd.
In de plant kunnen er drie dingen gebeuren met de vervuiling. Het kan opgeslagen worden in de wortels, de bladeren en stam (m.n zware metalen); verandert worden in een minder schadelijke chemicaliën (m.n organische stoffen als olie) of verandert worden in gassen.
Naast planten die de chemicaliën onschadelijk maken kan dat ook gebeuren door micro-organismen die bij de wortels van de plant leven.
Nadat de plant genoeg heeft opgenomen wordt hij geoogst en vernietigd of worden de chemicaliën gerecycled. In sommige gevallen brengt dit zelfs direct geld op. En maïs, een voorbeeld van een hyperaccumulator, is zelfs geschikt voor consumptie, omdat het de zware metalen als cadmium en koper niet in de vruchten opslaat. Dat is een gunstige bijkomstigheid.
De tijd die nodig is voordat een plant de plek heeft schoon gemaakt hangt af van verschillende factoren. Het type en aantal van de planten is van belang, het type en de hoeveelheid chemicaliën, grootte en diepte van het schoon te maken gebied, het klimaat en het type en de conditie van de grond.
HYPERACCUMULATOREN
Hyperaccumulatoren zijn planten die in extreme mate zware metalen opnemen en vastleggen in de vacuolen.
Voor de hyperaccumulatoren zijn er evolutionaire voordelen te noemen van fytoremediatie. Ze kunnen groeien op plaatsen waar andere planten dit niet kunnen en ze zijn bovendien beschermt tegen vraat.. Zo heeft het voor de planten zelf ook nog een nuttige functie. De door de plant opgenomen stoffen worden getransporteerd naar de vacuolen, waardoor de plant beschermd is tegen de giftige werking van de vervuilende stof. Dit kost echter veel energie waardoor de plantjes klein blijven, er is immers minder energie voor de groei over. Dus bij een hogere accumulatie zullen de plantjes kleiner blijven dan zonder accumulatie
WERKING VAN FYTOREMEDIATIE
We gaan nu dieper op dit verschijnsel in. Er zijn vier soorten fytoremediatie: fytotransformatie, fytostabilisatie, metaalimmobilisatie en rhizofiltratie.
Fytotransformatie: Hierbij wordt vervuiling opgenomen door de plant en door enzymatische activiteit omgezet in andere stoffen en soms zelfs in gasvorm. Dit is alleen mogelijk bij watervervuiling of vloeibare vervuiling. Er zijn enkele planten die ‘aan fytotransformatie doen' met een groot (en vooral diep reikend) worteloppervlak en zij kunnen zeer veel vervuiling opnemen. Theoretisch is het mogelijk dat het water compleet gezuiverd wordt, in de praktijk blijkt echt dat dit niet zo is. Toch wordt de vervuiling door fytotransformatie voor een groot deel opgeruimd.
Fytostabilisatie: Hierbij wordt de vervuilde stof vastgehouden door de planten. Bijvoorbeeld vervuilde grond die door planten bij elkaar wordt gehouden, waardoor de vervuiling geen bedreiging meer vormt voor de omgeving.
Metaalimmobilisatie: Dit is het principe dat planten zware metalen opnemen en vastleggen. Een gedeelte blijft als ion aanwezig in de plant, een gedeelte wordt vastgelegd in verbindingen als oxiden, nitraten, fosfaten, etc. Deze methode gebruiken wij in dit onderzoek.
Rhizofiltratie: Deze manier wordt gebruikt om stedelijk en industrieel afvalwater te zuiveren in speciaal daarvoor aangelegde moerassen. Hier gaat het vooral om het verwijderen van nitraten en fosfaten die zorgen voor (schadelijke) algengroei. Deze stoffen worden omgezet in bladmassa. (ook wel helofytenfilter genoemd)
De mate van accumulatie hangt af van o.a het klimaat, de pH, de mate van vervuiling, de hoeveelheid beschikbare voeding, lichtsterkte, concurrentie, etc.
VOORDELEN VAN FYTOREMEDIATIE.
Een voordeel van fytoremediatie is dat het een erg milieubewuste manier van bodem/waterzuivering ten opzichte van andere chemische en mechanische methoden. Je laat het milieu zijn werk doen en na een aantal jaren is de grond schoon.
Bovendien is fytoremediatie veel goedkoper is dan alternatieve methoden van chemische en/of mechanische reiniging. Het kostenaspect is voor allerlei instanties vaak belangrijker dan andere aspecten (bijvoorbeeld het milieuaspect).
Een ander voordeel is, dat de fytoremediator na afloop van zijn werk wordt geoogst en verbrand of verwerkt, waardoor alle schadelijke stoffen op een plaats gevangen zitten. Soms kunnen deze stoffen zelfs opnieuw worden gebruikt in het productieproces en brengt het wellicht geld op.
Ook de eerder genoemde evolutionaire voordelen spelen een rol.
NADELEN AAN FYTOREMEDIATIE.
Er is een hele lange termijn nodig totdat een door fytoremediatoren bewerkt veld ook echt schoon is. Deze lange termijn is een van de meest genoemde nadelen van fytoremediatie. Het duurt jaren, zoniet eeuwen, voordat een vervuild stuk grond schoon is. Conclusies uit rapportages van de overheid zijn dan ook dat het een veelbelovende techniek is, maar (op dit moment nog) niet praktisch genoeg.
Fytoremediatoren zijn selectief, zinkboerenkers is, zoals zijn naam al vermoedt alleen maar geïnteresseerd in zink. Zit er echter ook een te hoge concentratie kwik in de grond, dan gaat de plant dood. Fytoremediatie is meestal niet in het geval van gemengde vervuilingen toe te passen!
GENETISCHE MODIFICATIE VAN FYTOREMEDIATOREN.
Door het DNA te veranderen van fytoremediatoren, zijn bovengenoemde nadelen weg te nemen. Men zou bijvoorbeeld een gen van het snelgroeiende maïs in kunnen bouwen in het DNA van Salvinia natans , zodat deze veel meer lood op zal nemen dan zonder dat gen. Ook kan men het gen (of een combinatie van genen) voor de opname van kwik in kunnen bouwen in het DNA van een S. natans . Dan zal deze kwik op gaan nemen in plaats van lood. Waarschijnlijk ligt op dit gebied de toekomst voor fytoremediatie als ingeburgerde methode.
Salvinia natans
Het geslacht Salvinia* behoort tot het rijk der planten (Plantae*), het onderrijk der vaatplanten (Tracheobionta*), de afdeling der sporenplanten (Pteridophyta*), de klasse der varens (Filicopsida*), de orde der Hydropteridales* en de familie der vlotvarens (Salviniaceae*). Dit hebben we in een schema gezet: afbeelding (1).
Rijk Plantae
Onderrijk Tracheobionta
Afdeling Pteridophyta
Klasse Filicopsida
Orde Hydropteridales
Familie Salviniaceae
Geslacht Salvinia
Soort Salvinia natans
Het geslacht Salvinia omvat zo'n 10 á 12 soorten, al naargelang de bron die je aanhoudt. Het zijn allemaal drijvende varens die groen blijven bij een temperatuur van minimaal 10 °C. Bij een lagere temperatuur sterven ze af. De planten hebben geen wortels, maar een groep ingesneden afhangende bladeren die de water en voedingsstoffen opnemen en tevens de sporen produceren. Zodra de sporen rijp zijn, zinken ze naar de bodem. Ze ontkiemen pas als de milieufactoren optimaal zijn om te groeien, dat kan na korte tijd gebeuren, maar ook een jaar of langer duren.
De eerste botanist die het geslacht Salvinia beschreef was de heer Jean-François Séguier (1703-1784). Zijn beschrijving van Salvinia stamt uit 1754 en betreft niet een soort in het bijzonder, maar het geslacht in het geheel. Oorspronkelijk zijn de Salviniaceae afkomstig uit Argentinië en Brazilië. Door toedoen van de mens heeft de vlotvaren (de Nederlandse aanduiding voor Salvinia) zich kunnen verspreiden over bijna de gehele wereld. Zodoende is zijn verspreidingsgebied gigantisch toegenomen: het omvat o.a. de Amerikaanse staten Alabama, Florida, Georgia, Louisiana, Massachusetts, New Mexico, New York, Oklahoma, South Carolina en Texas; geheel Zuid- en Centraal-Amerika; West- en Zuid-Europa; Afrika en Azië (het gedeelte tussen Maleisië en Siberië). Ze worden ingedeeld in de USDA klimaatzones 9-12; hoe hoger, des te warmer. Nederland bevind zich in klimaatzones 7 en 8. Deze klimaatzones zijn bepaald door het Amerikaanse ministerie van landbouw en zijn gebaseerd op de gemiddelde minimum temperatuur van gebieden in de wereld.
In veel (sub)tropische landen zijn de Salvinia's uitgegroeid tot een ware plaag; waterwegen groeien dicht, inheemse soorten worden verdrongen, rivieren drogen uit door de extreme verdamping, riolen en irrigatiekanalen raken verstopt en recreatiemogelijkheden worden verstoord. In die landen is het daarom verboden om Salvinia uit te zetten. Op de website van de United States Department of Agriculture (USDA), staat zelfs dat men bezig is om Salvinia (m.n. Salvinia molesta ) uit te roeien in de Verenigde Staten.
Het geslacht wordt desalniettemin vaak gekweekt, maar vooral om de sierwaarde. Je komt hem tegen in vijvers, aquaria en drijfschalen. Het meest bekend zijn de soorten Salvinia natans, S. auriculata en S. minima . Voor het onderzoek hebben we Salvinia natans gebruikt. S. natans is namelijk gemakkelijk verkrijgbaar bij tuincentra.
We hebben voor het geslacht Salvinia gekozen om de volgende reden; een citaat van een internetsite. De zinnen die we extra belangrijk achten hebben we onderstreept. ( -url- ):
The use of Salvinia to recover heavy metals
Salvinia is a floating aquatic plant which grows wildly in (sub)tropical regions. It has not been subject of extensive research as in the case of other aquatic plants until recently. In our research group, we have carried out experiments to define its capacity to remove heavy metals from diluted solutions. It was found that Salvinia can remove cadmium (Cd) and lead (Pb). (…)
These results show the high potential of Salvinia, especially for the removal of cadmium and lead, since the bioaccumulation factors that we report a lot higher than those reported previously for other aquatic plants. Further research at a higher scale has to be carried out in the near future. (…)
Salvinia shows good potential to remove Cd and Pb from industrial wastewater.â€
Uit deze bron blijkt dat het geslacht Salvinia uitermate geschikt is voor het verwijderen van lood en cadmium uit industrieel afvalwater. Dan was er nog de keuze tussen lood en cadmium. Die keuze was snel gemaakt, aangezien cadmium naar onze mening gevaarlijker en kostbaarder is dan lood. Ons onderzoek doen we met Salvinia natans en lood (Pb).
Overigens staat in deze bron dat verder onderzoek op een grotere schaal nog moet worden gedaan, er is dus blijkbaar nog betrekkelijk weinig bekend over deze plant met betrekking tot fytoremediatie.
(Afbeelding 2 )[ -url- ]
(Afbeelding 3 )
( Afbeelding 4 )
Nog even wat over Salvinia natans in het bijzonder. Afbeeldingen (2) en (3) geven Salvinia natans weer. Afbeelding (4) de sporen, zeer sterk uitvergroot. Het blad is diepgroen van kleur en sterk behaard. Deze haren dienen ervoor om waterdruppels van het bladoppervlak te mijden. Het is verder breed elliptisch van vorm en 2 bij 1,5 cm. De optimale temperatuur ligt tussen de 16 en 28 °C en ze behoeven zeer veel licht. Een klein stukje wortel is genoeg om een nieuwe plant voort te brengen (zelfs na lange tijd droogte), dit is dan ook één van de oorzaken dat het gemakkelijk een plaag kan worden. De groei van een ‘populatie' is exponentieel, door het delen van de planten, maar ook door het uitzaaien van de sporen. S. natans is bestand tegen enigszins zout water of, zoals eerder vermeld, vervuild water.
Lood (Pb)
Het element lood, chemisch afgekort noemt men het Pb. Pb is afgeleid van het Latijnse woord ‘plumbum', wat lood betekent. Afbeelding (5) laat een vast stukje lood zien (Pb(s)).
( Afbeelding 5 )
Lood heeft atoomnummer 82 en een relatieve atoommassa van 207,19. Het smeltpunt is 601 K en het kookpunt 2022 K. Lood rekent men tot de groep der zware metalen.
Het is één van de meest gebruikte non-ferro metalen, de wereldproductie in 1981 bedroeg ruim 5,3 miljoen ton. Al meer dan 5000 jaar wordt het gebruikt en bewerkt door de mens. De belangrijkste toepassing vindt men bij accu's, dakbedekking en als antiklopmiddel in benzinemotoren. Voor zover bekend heeft lood geen enkele nuttige functie in levensprocessen bij mens en dier.
Lood kan via voedsel, water of lucht in het lichaam komen, waarvan minder dan de helft daadwerkelijk in het lichaam achterblijft. Meer dan 90 % van dat lood wordt ingebouwd in het beenderstelsel, de rest blijft opgelost in het bloed verspreid door het lichaam. De uitscheiding van het element is zeer gering en langdurig, ophoping kan zich voordoen. Lood in het lichaam verstoort verschillende biologische processen. Boven een concentratie van 400 µg lood per liter bloed kan er bloedarmoede optreden en boven een concentratie van 600 µg lood per liter bloed ontstaan er (chronische) nieraandoeningen. Lood heeft ook nadelige effecten op het zenuwstelsel en de hersenen.
Het is duidelijk dat lood niet in de natuur mag komen via industrieel afvalwater. Hele ecosystemen kunnen worden vernietigd en het drinkwater kan worden verontreinigd. Ook nu worden zware metalen uit afvalwater gehaald, maar deze (chemische en mechanische) methoden zijn erg kostbaar. Het zou een goede zaak zijn als men in de toekomst gebruik kan maken van fytoremediatie.
Dit is een artikel van derden
Koieagle alle rechten voorbehouden
dit content onderwerp is van KoiEagle.nl: de grootste koi en vijver website van de BeNeLux!
( http://www.koieagle.nl/e107_plugins/content/content.php?content.810 )