Μελέτη επίδρασης της προσθήκης βιοεξανθρακώματος (Biochar) σε έδαφος τεχνητά ρυπασμένο με ψευδάργυρο

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η επίδραση βιοεξανθρακώματος (biochar) στις ιδιότητες του εδάφους και στην διαθεσιμότητα ψευδαργύρου (Zn2+) σε αυτό. Η παραγωγή του biochar έγινε μέσω πυρόλυσης βιομάζας, και συγκεκριμένα πυρηνόξυλου, μέσα σε κλίβανο, σε θερμοκρασία 700 °C. Εξετάστηκαν τρεις αναλογίες προσθήκης biochar (0, 5 και 10 %) και δύο διαφορετικές συγκεντρώσεις ψευδαργύρου (1,000 και 2,000 mg/(kg εδάφους)). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν δοκιμές στις οποίες το έδαφος δεν αναμίχθηκε με διάλυμα μετάλλου. Στις συγκεκριμένες δοκιμές, χρησιμοποιήθηκε αντί διαλύματος μετάλλου απιονισμένο νερό ενώ παρέμειναν ίδιες οι αναλογίες biochar. Η επώαση των μιγμάτων διήρκησε συνολικά 30 ημέρες, εκ των οποίων την 1η, 10η, 20ή και 30ή λαμβάνονταν δείγματα προς ανάλυση. Όλα τα δείγματα εξετάστηκαν ως προς το pH, την ηλεκτρική αγωγιμότητα και το δυναμικό οξειδοαναγωγής, ενώ την 30ή ημέρα υπέστησαν δοκιμές φυτοτοξικότητας με τρία είδη φυτών. Επιπλέον, τα ρυπασμένα δείγματα μελετήθηκαν ως προς την κινητικότητα και διαθεσιμότητα ψευδαργύρου μέσω διαδικασίας εκχυλίσεων ενός σταδίου κατά τις προαναφερόμενες ημέρες δειγματοληψίας και διαδοχικών εκχυλίσεων κατά την 30ή ημέρα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η προσθήκη biochar στο έδαφος, σε γενικές γραμμές οδήγησε στην αύξηση του pH, της κατιοντεναλλακτικής ικανότητας και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του εδάφους, καθώς επίσης στη μείωση του δυναμικού οξειδοαναγωγής. Ακόμη, ο ψευδάργυρος εκχυλίστηκε σε πολύ μεγάλο βαθμό στην περίπτωση των εκχυλίσεων με διάλυμα EDTA. Αμέσως μετά ακολουθούν οι εκχυλίσεις με διάλυμα CaCl2, και τέλος εκείνες που έλαβαν χώρα με απιονισμένο νερό. Η προσθήκη biochar στο έδαφος προκαλεί τη μείωση της κινητικότητας και διαθεσιμότητας ψευδαργύρου σε αυτό, γεγονός που μπορεί να αποδοθεί κυρίως στην αύξηση του pH και της κατιοντεναλλακτικής ικανότητας που παρατηρείται. Μέσω της διαδικασίας των διαδοχικών εκχυλίσεων προέκυψε ότι η παρουσία biochar επιφέρει αλλαγές στην κατανομή του ψευδαργύρου στα κλάσματα του εδάφους. Συγκεκριμένα, παρατηρήθηκε συνεχής αύξηση του ποσοστού του μετάλλου στο υπολειμματικό κλάσμα και διαρκής μείωσή του στο εναλλάξιμο. Συνεπώς, η προσθήκη biochar στο έδαφος συμβάλλει στη μείωση της εκχυλισιμότητας του ψευδαργύρου. Όσον αφορά στις δοκιμές φυτοτοξικότητας, η παρουσία μετάλλου στα δείγματα επέδρασε αρνητικά στη βλάστηση καθώς και στην ανάπτυξη των ριζών των σπόρων των τριών φυτών. Αντίθετα, η παρουσία biochar συνέβαλε στη βλάστηση μεγαλύτερου αριθμού σπόρων και στην αύξηση του μήκους των ριζών τους. Γενικά, σε όλα τα πειράματα που διεξήχθησαν, η μεγαλύτερη περιεκτικότητα του εδάφους σε biochar επέφερε καλύτερα αποτελέσματα, με εξαίρεση τα τεστ φυτοτοξικότητας, όπου συνέβη το αντίθετο.