The Feasibility of Tree Coring as a Screening Tool for Selected Contaminants in the Subsurface

摘要

Over hele verden har håndtering og opbevaring af kemikalier medført et stort antal forurenede lokaliteter. Nogle af de hyppigst forekommende miljøfremmede stoffer på lokaliteterne er BTEX (Benzen, Toluen, Ethylbenzen, og Xylener), tungmetaller, PAHer (PolyAromatiske Hydro-karboner) og chlorerede opløsningsmidler. Det høje antal forurenede lokaliteter har skabt et stort behov for effektive og pålidelige undersøgelses-metoder til at påvise og lokalisere de forurenede områder. I dette Ph.d. projekt er anvendeligheden af træer som bio-indikatorer for jordforurening undersøgt som screeningsmetode for forskellige miljø-fremmede stoffer for at opnå mere effektive jordforureningsundersøgelser. Ved hjælp af træernes naturlige transpiration kan kemikalier i jorden optages via trærødderne og fordeles rundt til plantedele over jorden, hvor de enten absorberes, nedbrydes eller fordamper til luften afhængigt af stoffernes fysisk-kemiske egenskaber. Ved at indsamle og analysere en lille prøve af veddet fra træets stamme (en trækerneprøve) kan jordforureninger påvises. Til dato har metoden primært været anvendt som screeningsværktøj for chlorerede opløsningsmidler såsom perchloroethylen (PCE) og trichloroethylen (TCE) i jord og grundvand. Hertil har metoden vist sig yderst anvendelig. Disse undersøgelser har også vist, at måleresultaterne påvirkes af jordbundsforholdene, klimaet, de anvendte træslægter, fremgangsmåden for prøvetagningen og ikke mindst af de miljøfremmede stoffer selv. Formålet med dette Ph.d. projekt har været: (1) at undersøge anvendeligheden af træer som bio-indikatorer for jordforureninger med tungmetaller, BTEX og PAH, samt (2) at undersøge under hvilke forhold og til hvilke formål brugen af trækerner er gevinstgivende i forhold poreluft målinger (en metode som allerede anvendes kommercielt). Til dette formål er feltundersøgelser blevet udført på lokaliteter forurenet med tungmetaller, BTEX eller chlorerede opløsningsmidler. Der er udtaget trækerneprøver fra træslægter såsom pil, poppel, birk, kirsebær og ask, og måleresultaterne er sammenlignet med koncentrationer målt i poreluft, jord og/eller grundvand. Derudover har der været udført et laboratorie forsøg for at undersøge planteoptaget af PAH fra forskellige jorde med forskellige total- og biotilgængelige koncentrationer. Feltundersøgelserne viste, at anvendelsen af træer som bio-indikatorer for tungmetal- og BTEX jordforurening er mere vanskelig end ved anvendelsen til chlorerede opløsningsmidler. Det var forventet at tungmetaller ville være gode kandidater for metoden, grundet træers naturlige optag af essentielle tungmetaller. Men brugen af metoden er udfordret af, at tungmetaller netop er naturligt forekommende i miljøet, og det er derfor er det nødvendigt at sammenligne de målte koncentrationer træveddet fra en potentiel forurenet lokalitet med koncentrationer målt i træer fra en nærliggende ikke-forurenet lokalitet (reference træer). Ved denne fremgangsmåde har det vist sig muligt at påvise signifikant forhøjede niveauer af zink (Zn), kobber (Cu), cadmium (Cd) og nikkel (Ni) i veddet fra træer voksende på stærkt forurenede områder. De målte niveauer i veddet fra træer på mindre forurenede områder var generelt i mindre grad eller slet ikke signifikant forhøjet sammenholdt med referencetræer. Derudover har der ikke kunnet findes en lineær sammenhæng mellem koncentrationer målt i hhv. træved og jord. Træer som bio-indikatorer for BTEX forurenet jord ansås også som værende muligt, da BTEX har fysisk-kemiske egenskaber sammenlignlige med dem for chlorerede opløsningsmidler. Men brugen af træer som bio-indikatorer for BTEX påvirkes af den høje bionedbrydning og fordampning der sker af stofferne fra jord og plante, hvilke medfører lave koncentrationer i veddet. Alligevel har undersøgelserne vist, at træer under vise omstændigheder kan påvise BTEX forurenede områder og at BTEX niveauerne målt i træveddet er korreleret til koncentrationer målt i jord, grundvand og poreluft. Dog skal der tages forholdsregler for kontaminering af prøverne, hvilket ellers kan medføre falske påvisninger af jordforurening. Blandt de undersøgte træslægter er de højeste koncentrationer af tungmetal og BTEX målt i pil- og poppeltræer, hvorfor disse slægter anses som værende bedst egent som bio-indikatorer for jordforureninger. Laboratorieforsøget viste, at planteoptaget af PAH fra jord ikke var kontrolleret af total-koncentrationen eller de biotilgængelige koncentrationer i jord. Koncentrationerne målt i plantedele over jorden var i højere grad påvirket af koncentrationer fra luften. Ved sammenligning af trækerneprøver og poreluftmålinger som screenings-værktøj til chlorerede opløsningsmidler blev det vist at metoderne er komplementerende, og valget af metode bør derfor baseres på formålet for forureningsundersøgelsen og den specifikke lokalitets forhold. Generelt er måling på trækerner en hurtig, nem og økonomisk favorable screeningsmetode, hvormed det er muligt at udføre prøvetagning i et tætmasket prøvegitter. Dette, sammenholdt med det store jordvolumen en trækerneprøve repræsenter, vil risikoen for at overse uventede jordforureninger reduceres og chancen for at opspore ukendte kilder inden for en kort tidshorisont øges