Araştırma özeti · KF-ARS-107
Kadmiyum, kurşun ve nikelli toprakta iki kenevir çeşidi nasıl davrandı?
Fitoremediasyon iki şey ister: bitkinin kirli toprakta yaşayabilmesi ve metali köklerden yukarı taşıyabilmesi. Bu deneme kenevirde ikisini birlikte ölçüyor — üç metal, dört kirlilik düzeyi ve iki çeşitle.
Tek cümlede bulgu
- Her iki çeşit de kadmiyum ve kurşunun ticari-sınai kullanım sınırı üstündeki düzeylerine dayandı.
- Nikel denenen bütün düzeylerde biyokütleyi anlamlı biçimde düşürdü — üç metalin en zararlısı oydu.
- Kadmiyum ve nikelde taşınma faktörü 1'in üzerindeydi; kurşunda 0,5 civarında kaldı.
Araştırma sorusu
İtalya'da 2007–2016 arasında sanayi atığından gelen en yaygın üç ağır metal kadmiyum, kurşun ve nikeldi. Kenevir bu üç metalle kirlenmiş toprakta yaşayabilir mi, yaşarsa metali toprak altından yukarı taşıyabilir mi? Soru sadece hayatta kalmakla ilgili değil: fitoekstraksiyon için bitkinin metali hasat edilebilen yeşil aksama taşıması gerekir, kökte tutması yetmez.
Yöntem
Catania Üniversitesi'nde (Sicilya) 2020 ve 2021 sezonlarında, rastgele blok deseninde üç yinelemeli saksı denemesi yapıldı. Etna bölgesinden 30 cm derinlikten alınan kumlu Andisol toprağa üç metal nitrat tuzu olarak eklendi. Kirlilik düzeyleri İtalyan mevzuatının ticari ve sınai alanlar için koyduğu sınır esas alınarak belirlendi: kadmiyum sınırı 15 mg/kg iken 60, 90, 120 ve 150 mg/kg; kurşun sınırı 1000 mg/kg iken 1000, 1500 ve 2000 mg/kg; nikel sınırı 500 mg/kg iken 500, 1000 ve 1500 mg/kg denendi. Kirletilmemiş toprak kontrol grubuydu. İki tek evcikli çeşit karşılaştırıldı: Futura 75 (Fransız, geç olgunlaşan) ve KC Dora (Macar, erken olgunlaşan). Hasatta bitki kök, sap, yaprak ve tohum olarak ayrıldı, 65 °C'de kurutuldu; metal içeriği alevli atomik absorpsiyon spektrometrisiyle ölçüldü. Topraktaki yararlanılabilir metal ISO 17402 uyarınca EDTA ekstraksiyonuyla belirlendi. Tolerans indeksi (TI), taşınma faktörü (TF), birikim indeksi (mAI) ve biyokonsantrasyon faktörü (mBCF) hesaplandı.
Bulgular
Kirletilmemiş toprakta bütün bitkiler hasada kadar yaşadı; en yüksek kadmiyum (150 mg/kg) ve en yüksek nikel (1500 mg/kg) düzeylerinde hayatta kalma oranı %50 civarına indi. Nikel üç metalin en zararlısıydı: denenen bütün düzeylerde biyokütleyi anlamlı biçimde düşürdü ve bitki boyu ile gövde çapında en büyük azalmayı yaptı. Kadmiyum ve kurşunun düşük düzeyleri morfolojiyi belirgin biçimde etkilemedi. Tolerans indeksi her iki çeşitte ve her üç metalde kirlilik arttıkça düştü; en düşük değer nikel 1500'de görüldü (Futura 75 için 0,46; KC Dora için 0,35). Futura 75 bütün metallerde ve bütün düzeylerde KC Dora'dan yüksek tolerans indeksi gösterdi. Metalin bitki içindeki dağılımı metale göre değişti: kadmiyum ve nikelde taşınma faktörü (nikel 500 dışında) 1'in üzerindeydi, yani metal yeşil aksama taşındı; kurşunda 0,5 civarında kaldı ve kurşun ağırlıkla kökte biriktiği için en yüksek derişim kökte ölçüldü (Pb 2000'de 100 µg/g üzeri). Tohumdaki derişim düşük kaldı: kadmiyum hiçbir kirlilik düzeyinde 3 µg/g'ı geçmedi, kurşun en yüksek kirlilikte tohumda 20 µg/g altında kaldı. Her iki çeşit de en ağır kirlilikte bile yaşam döngüsünü tohum olgunlaşmasına kadar tamamladı.
Sınırlılıklar
Bu bir saksı denemesidir, saha denemesi değildir — kirlilik toprağa nitrat tuzu olarak eklenmiştir. Nitrat tuzu olarak eklenen metal, yıllar içinde kirlenmiş bir tarlada mineral yapıya bağlanmış metalden daha kolay yararlanılabilir haldedir; dolayısıyla buradaki alım değerleri gerçek bir sahada beklenenin üst sınırını gösterir. Toprak kumlu, organik maddesi düşük (%0,86) tek bir Andisol'dür; kil ve organik madde oranı yüksek topraklarda metal daha güçlü bağlanır ve alım düşer. Sonuçlar iki çeşide ve Akdeniz iklimine aittir. Çalışma toprağın ne kadar sürede temizlendiğini hesaplamaz: saksı başına ölçülen alım miktarından tarla ölçeğinde bir arıtma süresi çıkarmak için hektar başına biyokütle verimi ve yıllık tekrar sayısı gerekir; makale bu hesabı ve tedarik zincirinin ekonomik değerlendirmesini gelecek çalışmalara bırakır. Ayrıca yazarlar tohumdaki düşük metal derişiminin biyoenerji amaçlı yağ kullanımını mümkün kılabileceğini söyler; bu bir gıda kullanımı önerisi değildir.
| Metal | Ticari-sınai sınır (mg/kg) | Denenen düzeyler (mg/kg) |
|---|---|---|
| Kadmiyum (Cd) | 15 | 60 · 90 · 120 · 150 |
| Kurşun (Pb) | 1000 | 1000 · 1500 · 2000 |
| Nikel (Ni) | 500 | 500 · 1000 · 1500 |
| Çeşit | Metal — düzey | Tolerans indeksi | Taşınma faktörü |
|---|---|---|---|
| Futura 75 | Cd 150 | 0,72 | 1,38 |
| Futura 75 | Ni 1500 | 0,46 | 2,38 |
| Futura 75 | Pb 2000 | 0,62 | 0,55 |
| KC Dora | Cd 150 | 0,53 | 2,04 |
| KC Dora | Ni 1500 | 0,35 | 1,41 |
| KC Dora | Pb 2000 | 0,56 | 0,60 |
| Metal — düzey | Futura 75 | KC Dora |
|---|---|---|
| Cd 150 | −%32 | −%47 |
| Ni 1500 | −%38 | −%71 |
| Pb 2000 | −%38 | −%44 |
Bu çalışmayı alıntıla
Testa, G., Corinzia, S. A., Cosentino, S. L., Ciaramella, B. R. (2023). Phytoremediation of Cadmium-, Lead-, and Nickel-Polluted Soils by Industrial Hemp.
Agronomy 13(4): 995. doi:10.3390/agronomy13040995
Sık sorulan sorular
Kenevir kirli toprağı temizler mi?
Bu deneme kenevirin kadmiyum ve nikeli köklerden yeşil aksama taşıdığını gösteriyor — taşınma faktörü 1'in üzerinde, yani fitoekstraksiyon için gerekli koşul sağlanıyor. Kurşunda durum farklı: kurşun ağırlıkla kökte kalıyor, taşınma faktörü 0,5 civarında. Ancak "temizler" demek için toprağın ne kadar sürede sınır altına indiğini bilmek gerekir; bu çalışma o hesabı yapmıyor ve saksı ölçeğindedir.
Hangi metal kenevire en çok zarar verdi?
Nikel. Denenen bütün düzeylerde biyokütleyi anlamlı biçimde düşürdü ve bitki boyu ile gövde çapında en büyük azalmayı yaptı; nikel 1500 mg/kg'da tolerans indeksi Futura 75'te 0,46, KC Dora'da 0,35'e indi. Kadmiyum ve kurşunun düşük düzeyleri ise morfolojiyi belirgin biçimde etkilemedi.
İki çeşit arasında fark var mı?
Var. Kirletilmemiş toprakta iki çeşidin verimi benzerdi, ama kirlilik altında geç olgunlaşan Futura 75 erken olgunlaşan KC Dora'dan daha toleranslı çıktı — bütün metallerde ve bütün düzeylerde tolerans indeksi daha yüksekti. En yüksek nikelde biyokütle kaybı Futura 75'te %38, KC Dora'da %71'di.
Kirli toprakta yetişen kenevirin tohumu kullanılabilir mi?
Çalışmada tohumdaki metal derişimi düşük kaldı: kadmiyum hiçbir düzeyde 3 µg/g'ı, kurşun en yüksek kirlilikte 20 µg/g'ı geçmedi. Yazarlar bunun tohum yağının biyoenerjiye dönüştürülmesini mümkün kılabileceğini söylüyor. Bu bir gıda kullanımı önerisi değildir; gıda için ayrı mevzuat sınırları ve ayrı ölçümler gerekir.
Bu çalışmaya atıf yapan sayfalar
Aşağıdaki sayfalar bu araştırmaya atıf yapıyor.