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Berichtsgliederung entsprechend Vorschrift:
Nr.3.2 BNBest-BMBF98 <http://www.fz-juelich.de/ptj/datapool/page/490/Schlussbericht.rtf>
6.2.1 Durchführung
6.2.2 Nitroaromaten-Bilanz
6.2.3 Nitroaromaten-Toleranz der Gehölze
6.2.4 Simulation der
Dendroremediation
6.2.5 Berechenbarkeit der
Dendroremediation
Zur
schnelleren Einschätzung der Dendroremediationspotenz und als Querverbindung zu
den Radiotraceruntersuchungen mit [14C]-TNT sind im vorliegenden Projekt zusätzlich
einmonatige Zeitrafferversuche im Gewächshaus durchgeführt worden, die durch
auswaschungssichere Dochtapplikationssysteme den bioverfügbaren TNT-Input durch
temporäre Applikation von wassergelöstem TNT
zu juvenilen (Beispiel
1, Beispiel
2) und adulten Gehölzen (Beispiel
3) definieren ließen. Gleichzeitig konnte die Dendrotoxizität durch
Wachstums-
und Transpirationsmessungen quantifiziert, der Nitroaromatenverbleib in Boden
und Pflanze mittels GC-ECD-Analytik bilanziert und die Resttoxizität des Bodens
im Kressetest überprüft werden. Als Gehölze fanden die, auch in den
Freilandversuchen verwendeten Hybriden von Salix und Populus sowie
Picea abies Verwendung. Zur Erhöhung der Allgemeingültigkeit des
Ergebnis-Aussagewertes für Nadelgehölze wurden zusätzlich Picea glauca
und Pinus
sylvestris verwendet. Neben TNT, wurden auch wichtige
TNT-Begleitstoffe, wie Dinitrotoluole (DNT), Trinitrobenzol
(TNB) und
Aminodinitrotoluole (ADNT)
getestet.
Praxisnah
wurden Versuche mit gehölzbepflanzten Dochtschalen
zur Entgiftung der Freilandsickerwässer und von TNT-Vergleichswässern
durchgeführt.
Die
aus den Versuchen resultierenden Ergebnisse und Folgerungen können
zusammengefasst werden:
§ Quantitativ definierbare und zeitlich begrenzbare Zugaben bioverfügbarer
Nitroaromaten erlauben Bilanzen des Schadstoffschicksals.
§
Selbst zu abgelagertem Boden zugeführte Nitroaromaten (TNT,
TNT-Metabolite, DNT) sind in hohem Maße nichtextrahierbarem Verschwinden
unterworfen. Mit Ausnahme von 2,4-DNT
mit ausreißenden Maximalwiederfindungen
von ca. 10 % verschwinden mehr als 95 % der temporär applizierten
Nitroaromate im System Boden/ Pflanze, trotz der kurzen Nachwirkungszeit von
ca. zwei Wochen.
§ Die absoluten Massen des während der Dendroremediation
verschwundenen TNT
erreichen Werte im Bereich von 150-200 mg/kg, bei Picea
glauca sogar 230 mg TNT/kg
Trockenboden.
§ Hohe absolute Verschwinderaten/Abbauraten unter dendrotoxischen
Bedingungen im Bereich von 200 mg/kg Boden ergeben auch eine Möglichkeit
der Erklärung für die 85 %-ige, gehölzunabhängige
Bilanzlücke der Freilanduntersuchungen.
§
Die gegenüber dem Boden allgemein höheren Konzentrationswerte
bei der Nitroaromatenwiederfindung in Wurzeln haben wegen der geringen Masse der
Wurzeln nur Bilanzanteile von unter 1 %.
§ Die höheren Wurzelkonzentrationen sprechen
dafür, dass die
Schadstoffe durch den Transpirationssog die Pflanze erreicht, jedoch auf Grund
der kurzen Erholungsphase noch nicht restlos aufgenommen oder metabolisiert
worden sind. Es ist davon auszugehen, dass die an oder in den Wurzeln
aufgefundenen Nitroaromaten weiter metabolisiert werden können, was
die durchgeführten Radiotracerversuche an Picea und Salix
beweisen.
§
Es war in keinem behandelten Böden eine Resttoxizität
im Bezug auf Wachstum und Transpiration von Kresse (Lepidium sativum) zu
verzeichnen.
§ Die Bodenzufuhr an
TNT
bzw. TNT-Begleitstoffen ist transpirationsgesteuert. Die Dendrotoxizität ist
eher von der Transpirationsgeschwindigkeit, somit vom Verhältnis von Zufuhr- zu
Abbaugeschwindigkeit, abhängig, als von der absolut zugeführten
Schadstoffmasse und weniger abhängig von der Art des Gehölzes.
§ Es lässt sich die Toleranz des Dendroremediationssystems
gegenüber wassergelösten Schadstoffen abschätzen. Dies ist sehr wichtig für
die Zufuhr von kontaminierten Sickerwässern zu gehölzbasierten Pflanzenkläreinrichtungen
oder für das zufällig durch austretende Bergwässer oder Run-off-Effekte
(Starkregenereignisse, Schmelzwasserabfluss) erfolgende oder das gezielte
Einleiten von kontaminierten Wässern in Waldbestände.
§ Als Toleranzgrenze sollten Konzentrationswerte von 15
mg/l angesehen werden. Bis auf die 2,4-DNT-Ausnahme, gilt diese
Richtkonzentration für alle getesteten Nitroaromaten. Es tritt bei dieser
Konzentration zwar eine relative Wachstumsminderung gegenüber der Kontrolle
ein. Die Wachstums- und Transpirationsleistung bleibt aber auf einem akzeptablen
Maß. Wie TNT-Applikationen zu
Dochtschalen
zeigten, sind TNT-bewirkte
Wachstumshemmungen bei Salix EW-13 zudem reversibel. Auch der
Neuaustrieb nach dem Zweigrückschnitt temporär DNT-behandelter Salix
EW-13 ist unabhängig von der Vorbehandlungskonzentration.
Durch den Transpirationsstrom der Gehölze
angetrieben, simulieren
die Versuche allein die Dendroremediation des bodenwassergelösten
Anteils der Nitroaromaten.
Die Simulationen berücksichtigen nicht den Dendroremediationsanteil gegenüber
reversibel an die organische Bodenmatrix oder Tonminerale gebundenen
Nitroaromatenanteilen, die durch organische Lösungsmittel analytisch zugänglich
wären. Unter natürlichen Bodenbedingungen sind Steigerungseffekte des
Dendroremediationspotentials zu erwarten durch:
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die zusätzliche Phytoextraktionskraft der Gehölzwurzeln durch
Ausscheidungen von Enzymen und organischen Säuren |
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die Effekte der durch Wurzelexsudate geförderten mikrobiellen Rhizosphärenflora |
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die vor allem für die Nadelgehölze wichtige Mykorrhizawirkung |
In der Querverknüpfung
mit den durchgeführten Parzellenertragsmessungen, den Radiotraceruntersuchungen
und mit Literaturwerten zur Evapotranspirationsleistung ermöglichen die
aufgezeigten Ergebnisse zur Dendrotoxizität (bzw. Nitroaromatentoleranz) und
zum Schadstoffverbleib die Erstellung von Berechnungstabellen für die
Dendroremediationsdauer von TNT-Böden bei angepflanzten oder vorhandenen
Gehölzbeständen.
letzte Aktualisierung: 18.02.04 22:11
durch Bernd
Schoenmuth
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