Avena Sativa - En hyperackumulator? : En studie av havres kadmiumupptag

Avena Sativa – En hyperackumulator?

- En studie av havres kadmiumupptag

Andreas Eckert

Cecilia Fransson

EXAMENSARBETE 2009

Avena Sativa – En hyperackumulator?

Avena Sativa – A Hyper Accumulator?

Andreas Eckert

Cecilia Fransson

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom

ämnesområdet kemi. Arbetet är ett led i den treåriga

högskoleingenjörsutbildningen.

Författarna svarar själva för framförda åsikter,

slutsatser och resultat.

Handledare

:

Bo Nordström

Examinator: Björn Hellquist

Omfattning: 15 Hp

Datum: 2009-01-15

Arkiveringsnummer:

Sammanfattning

Sammanfattning

Innehållsförteckning

Innehållsförteckning

1

Inledning ... 1

2

Bakgrund ... 2

2.1 FYTOREMEDIERING ... 2 2.1.1 Fytoextraktion ... 2 2.1.2 Fytodegradering ... 3 2.1.3 Fytostabilisering ... 3 2.1.4 Rhizofiltrering ... 4 2.1.5 Fytoevaporering ... 4 2.2 HYDROKULTUR ... 5 2.3 KADMIUM ... 5 2.4 HAVRE ... 6 2.5 ANALYSMETODER ... 6

3

Genomförande ... 8

3.1 VÄXTFÖRSÖK ... 8 3.1.1 Växtodlingskärl ... 8

3.1.2 Behandling av frön och förgroning samt sterilitet ... 9

3.1.3 Förhållanden i växtkammaren ... 10

3.1.4 Näringslösningar ... 11

3.1.5 Behandling med Cd2+ ... 13

3.1.6 Efterbehandling av grönmassa och rötter ... 14

3.2 KADMIUMANALYS ... 14

3.2.1 Extraktion av kadmium ur växtmaterial ... 14

3.2.2 Mätning av kadmium med AAS. ... 15

4

Resultat och diskussion ... 16

4.1 KADMIUMACKUMULERING ... 16 4.1.1 Grönmassa ... 16 4.1.2 Rötter ... 18 4.1.3 Växthöjd ... 20 4.1.4 Avvikande mätvärden ... 22

5

Slutsatser ... 23

6

Referenser ... 24

7

Sökord ... 27

8

Bilagor ... 28

Inledning

Bakgrund

2 Bakgrund

2.1 Fytoremediering

2.1.1

Fytoextraktion

1

Avgiftning av den yttre miljön (Nationalencyklopedin, 2008)

2 _{Växters förmåga att ta upp och lagra mer än 0,1% (av torkad vikt växt) spårämnen så som zink och}

koppar (Brooks, Jaffre, Lee & Reeves, 1977), 0,01% av ovanliga metaller (t.ex. kadmium) eller 1% vanliga metaller (McCutcheon & Schnoor, 2003)

Bakgrund

2.1.2

Fytodegradering

2.1.3

Fytostabilisering

3

Bakgrund

2.1.4

Rhizofiltrering

Bakgrund

2.2 Hydrokultur

2.3 Kadmium

4

Bakgrund

2.4 Havre

2.5 Analysmetoder

5 _{World Health Organization övervakar det internationella hälsoläget, särskilt förekomsten av de}

vanligaste allvarliga akuta, kroniska sjukdomarna och de dödsfall som dessa förorsakar (Nationalencyklopedin, 2008)

Bakgrund

6 _{Metod där råmaterial upphettas och icke-brännbart material blir till aska (McGraw-Hill´s}

Genomförande

3 Genomförande

3.1 Växtförsök

Genomförande

3.1.2

Behandling av frön och förgroning samt sterilitet

Figur 1. 50ml provrör med lock, före

och efter borrning av hål.

Genomförande

3.1.3

Förhållanden i växtkammaren

0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 15 20 Tid (h) Lj us ( % ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Te m pe ra tur (ºC ) Ljusintensitet Temperatur Segment Tid (h) Ljus (%) Temperatur (ºC) Segment repetition Cykel 1 1 50 8 1 00 2 1 75 13 1 00 3 14 100 18 1 00 4 1 75 18 1 00 5 1 50 13 1 00 6 1 0 8 1 00 7 5 0 8 1 99

Genomförande

3.1.4

Näringslösningar

Salter Uppvägd mängd (g) KNO3 5,05 Ca(NO3)2*4H2O 11,8 MgSO4*7H2O 4,9 KH2PO4 2,7

Genomförande

Salter Uppvägd mängd (g) H3BO3 6,100 ZnSO4*4H2O 0,402 CuSO4*5H2O 0,100 Na2MoO4*2H2O 0,097 MnSO4*H2O 3,380 Salter Uppvägd mängd (g) Na2EDTA 2,60 FeSO4*7H2O 1,95

Genomförande

3.1.5

Behandling med Cd

2+ Rör Koncentration Cd2+ (mM) 1-3 0 4-6 0,0015 7-9 0,00375 10-12 0,0075 13-15 0,0150 16-18 0,0300 19-21 0,0600 22-24 0,125 25-27 0,250 28-30 0,500 Makroämnen (mM) K+ 7 Ca2+ 5 Mg2+ 2 NO3 - 15 SO4 2- 2 PO4 3- 2 Mikroämnen (µM) H3BO3 50 Zn2+ 0,7 Cu2+ 0,2 Mo6+ 0,2 Mn2+ 10 Fe2+/Fe3+ 7

Genomförande

3.1.6

Efterbehandling av grönmassa och rötter

3.2 Kadmiumanalys

Genomförande

Resultat och diskussion

4 Resultat och diskussion

4.1 Kadmiumackumulering

4.1.1

Grönmassa

0 100 200 300 400 500 600 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Koncentration i näringslösning (mM) M a s s a C d (µ g) / gra m v ä x t

Resultat och diskussion

0 50 100 150 200 250 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 Koncentration i näringslösning (mM) M a s s a C d (µ g) / gra m v ä x t

Resultat och diskussion

0 10 20 30 40 50 60 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Koncentration i näringslösning (mM) A nd el k adm ium i grön m as sa ( ‰)

4.1.2

Rötter

Resultat och diskussion

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Ma ss a Cd ( u g )/ gra m väx t 16 17 18 Rör Grönmassa Rötter 0 700 1400 2100 2800 3500 4200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Koncentration i näringslösning (mM) M a s s a C d (µ g) / gra m v ä x t

Resultat och diskussion

0 300 600 900 1200 1500 1800 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 Koncentration i näringslösning (mM) M a s s a C d (µ g) / gra m v ä x t

4.1.3

Växthöjd

Resultat och diskussion

0 5 10 15 20 25 30 35 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Vecka H öj d (c m ) Rör 4 Rör 5 Rör 6 Rör 25 Rör 26 Rör 27

Resultat och diskussion

4.1.4

Avvikande mätvärden

86,9 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 M a s s a C d (ug )/ gra m v ä x t 7 8 9 Rör Grönmassa Rötter

Slutsatser

Referenser

Sökord

Bilagor

8 Bilagor

‰

Bilagor

‰ Rör Koncentration (mM) Halt kadmium (µg/g) Andel kadmium (‰) Biomassa (g) 1 0 0,040 0,0040 0,5258 2 0 0,105 0,0105 0,4268 3 0 0,02 0,002 0,15 4 0,0015 0,265 0,0265 0,6574 5 0,0015 0,196 0,0196 0,3516 6 0,0015 0,138 0,0138 0,174 7 0,00375 - - 0,3265 8 0,00375 0,116 0,0116 0,2583 9 0,00375 0,106 0,0106 0,5373 10 0,0075 6,624 0,6624 0,5888 11 0,0075 19,451 1,9451 0,2622 12 0,0075 13,426 1,3426 0,4022 13 0,015 12,060 1,2060 0,398 14 0,015 14,576 1,4576 0,5763 15 0,015 56,358 5,6358 0,2076 16 0,03 11,701 1,1701 0,641 17 0,03 13,970 1,3970 0,5154 18 0,03 74,476 7,4476 0,1289 19 0,06 53,127 5,3127 0,1807 20 0,06 80,153 8,0153 0,131 21 0,06 201,896 20,1896 0,211 22 0,125 34,069 3,4069 0,1585 23 0,125 52,607 5,2607 0,211 24 0,125 20,878 2,0878 0,3305 25 0,25 149,123 14,9123 0,0684 26 0,25 90 9 0,09 27 0,25 193,396 19,3396 0,1272 28 0,5 523,585 52,3585 0,0212 29 0,5 305,263 30,5263 0,057 30 0,5 137,5 13,75 0,048

Bilagor

‰ Rör Koncentration (mM) Halt kadmium (µg/g) Andel kadmium (‰) Biomassa (g) 1 0 0,091 0,0091 0,1325 2 0 0,405 0,0405 0,1334 3 0 0,418 0,0418 0,079 4 0,0015 0,925 0,0925 0,1459 5 0,0015 8,742 0,8742 0,00652 6 0,0015 - - 0,095 7 0,00375 1,135 0,1135 0,0555 8 0,00375 1,930 0,1930 0,0342 9 0,00375 86,873 8,6873 0,1036 10 0,0075 84,767 8,4767 0,1628 11 0,0075 531,148 53,1148 0,0305 12 0,0075 254,109 25,4109 0,0791 13 0,015 31,406 3,1406 0,64 14 0,015 335,337 33,5337 0,0832 15 0,015 161,392 16,1392 0,0316 16 0,03 425 42,5 0,12 17 0,03 399,746 39,9746 0,0788 18 0,03 837,838 83,7838 0,0222 19 0,06 1148,936 114,8936 0,0282 20 0,06 1696,552 169,6552 0,029 21 0,06 147,541 14,7541 0,0427 22 0,125 360 36 0,025 23 0,125 307,692 30,7692 0,039 24 0,125 1325,153 132,5153 0,0489 25 0,25 456,853 45,6853 0,0197 26 0,25 2000 200 0,012 27 0,25 3478,992 347,8992 0,0238 28 0,5 1216,216 121,6216 0,0037 29 0,5 1140 114 0,01 30 0,5 675 67,5 0,004

Bilagor

Rör Höjd efter en vecka (cm) Höjd efter två veckor (cm) Höjd efter tre veckor (cm) 1 10,5 26,4 31,1 2 13,3 29,6 33,3 3 5,6 19,7 31,6 4 9,1 22,8 31 5 7,4 19,6 29,5 6 11,9 26,9 32,7 7 6,5 14,5 28,2 8 10,4 19,3 24,8 9 9,1 22,2 32,7 10 11,1 26,6 32,7 11 7 15,8 26,4 12 12,5 27 33 13 8,3 20,2 28,2 14 10,8 24,9 31,5 15 6 14,5 25,6 16 11 24,5 31,2 17 8,1 18,4 28,7 18 6 15,5 24 19 6,8 12,3 20,6 20 6,1 14,9 19,3 21 6,4 13,4 19,9 22 5,5 8,7 11,6 23 8,3 14,2 18,3 24 6,1 9,5 13,5 25 3,7 5,8 6,3 26 3,5 4,6 4,6 27 3,7 5,1 5,1 28 2,5 2,7 3 29 0,1 0,4 1,3 30 2,1 2,2 2,3