Wil ook jij specifieke informatie ontvangen over jouw tuin?

Heb je reeds een MijnTuin.org account? Aanmelden

Oplossing op termijn voor zware metalen in de grond

Oude industriegebieden en mijnen die zijn verontreinigd met zware metalen zoals nikkel, cadmium en zink zijn op termijn op een biologische manier te saneren. De hoge concentraties aan zware metalen in de bodem kunnen aanzienlijk dalen door de verontreinigde terreinen te laten begroeien met planten die metalen van nature in grote mate kunnen opnemen en opslaan. De geoogste planten kunnen tot één procent aan bijvoorbeeld cadmium bevatten. Onderzoekers van Wageningen Universiteit ontrafelden met collega’s van de Vrije Universiteit en het Academisch Medisch Centrum de genetische basis van specifieke plantensoorten die in staat zijn zware metalen op te nemen.

De onderzoekers vergeleken de zinkboerenkers, die zink en cadmium kan opnemen, met de modelplant zandraket, waarover veel onderzoeksgegevens bekend zijn. Zinkboerenkers groeit van nature op grond die veel meer zink bevat dan de meeste planten kunnen verdragen. De zinkboerenkers beschikt over een regelmechanisme dat zink via de wortels opneemt en opslaat in de bladeren. De plant houdt de giftige metalen steeds gescheiden van de vitale delen van de plant. De zinkboerenkers is ook in staat cadmium en nikkel te binden en kan één procent cadmium bevatten, honderd tot duizend maal meer dan andere plantensoorten.

Om de cadmiumgehaltes van verontreinigde bodems met zinkboerenkers te halveren zijn wel 15-20 teelten nodig. Zinkboerenkersplantjes maken met hun hoogte van 20-30 cm te weinig biomassa om meer cadmium per teelt te kunnen ontrekken. De onderzoekers richten zich daarom ook op mogelijkheden om via productievere gewassen, zoals wilde tabak of koolzaad, bodemverontreinigingen aan te pakken. Die gewassen dienen wel in het laboratorium te zijn voorzien van een set genen om zware metalen op te nemen. Dit toekomstmodel vereist echter maatschappelijke acceptatie van genetisch gemodificeerde planten voor bodemsaneringsdoeleinden.

 

Genetische vergelijking

De onderzoekers vergeleken de genen van de zinkboerenkers die in de wortels van de plant tot expressie komen, met de genen in zandraket. Beide planten behoren tot dezelfde familie van kruisbloemigen, waardoor vergelijking tot op moleculair niveau mogelijk is. Het onderzoeksteam vond ruim tweeduizend genen die veel actiever zijn in de zinkboerenkers dan in de zandraket. De planten gaan verschillend om met zink, waarbij veel genen sturing geven aan het transport van de metalen door membranen van de cel en bij de opslag in de bladeren. In de cel komen metalen zelden als ‘kaal’ ion voor, maar worden ze gebonden aan organische zuren of aminozuren om te voorkomen dat ze ongewild reageren met andere moleculen. Het onderzoeksteam publiceert zijn bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Plant Physiology.

Om de zinkopname van zinkboerenkers met zandraket te vergelijken lieten de onderzoekers de planten groeien op verschillende concentraties zink, variërend van extreem laag tot extreem hoog. Zij constateerden dat bij normale planten de genen voor zinkopname alleen maar ingeschakeld zijn bij zeer lage zinkconcentraties en zijn uitgeschakeld zodra er meer zink wordt aangeboden. Zinkboerenkers echter schakelt bij een hoog zinkaanbod die genen niet uit, ook niet als er wel vijfhonderd maal meer zink dan normaal in de bodem voorkomt.

De onderzoekers vermoeden dat de planten het mechanisme om zink op te nemen gebruiken als bescherming tegen vraat door insecten en besmetting met schimmels. De plant neemt daarbij op de koop toe dat voor de tolerantie tegen zware metalen een sterke stressrespons nodig is, vergelijkbaar met een reactie op blootstelling aan droogte, koude, UV-straling, zout of andere abiotische factoren, hetgeen de groei waarschijnlijk niet ten goede komt.

Wereldwijd zijn er vierhonderd verschillende plantensoorten bekend die specifieke zware metalen kunnen opnemen en opslaan (hyperaccumuleren). De meeste planten hyperaccumuleren nikkel. Er zijn daarnaast tien plantensoorten bekend die zink kunnen opslaan. Voor cadmium zijn er maar drie soorten bekend, waaronder de ook in Zuid-Limburg voorkomende, maar zeldzame zinkboerenkers.

In Nederland is, anders dan in Oost-Europa en het Verre Oosten, vervuiling van grond met zink en cadmium een relatief gering probleem. Afgezien van enkele ernstig vervuilde industriële locaties bevatten alleen de uiterwaarden van de grote rivieren en de regio in de Kempen rondom de voormalige zinkfabrieken aan beide zijden van de Belgisch-Nederlandse grens ernstig verhoogde concentraties aan zink en cadmium. Over het algemeen zijn de zware metalen in de uiterwaarden moeilijk beschikbaar voor planten en dieren omdat ze stevig gebonden zijn aan kleideeltjes. Op de zure zandgronden in de Kempen is dit echter veel minder het geval zodat daar door middel van beheersmaatregelen zoals bekalken, en monitoring het risico op besmetting van de voedselketen door met name cadmium zo laag mogelijk gehouden wordt. Deze gronden zouden zich het best lenen voor sanering met planten. Na oogsten, drogen en verbranding, kan de as geconcentreerd afgevoerd worden als chemisch afval, of zelfs hergebruikt worden voor cadmiumproductie. Dit lijkt op de langere termijn een veiligere oplossing dan handhaven van de beheersmaatregelen.

Bron: www.wau.nl



Reacties

Er zijn nog geen reacties.

Log in om een reactie te plaatsen