Institut für Umwelttechnik – EUTEC

Fachhochschule
University of Applied Sciences
Oldenburg
Ostfriesland
Wilhelmshaven
Institut für Umwelttechnik
– EUTEC –
Constantiaplatz 4 • D-26723 Emden • Germany
Kurzbeschreibung des Forschungsschwerpunktes „Bodensanierung“
Kompetenzgebiet A: Sanierung kontaminierter Böden mittels
Phytoremediation
Projektleitung: Prof. Dr. S. Fröhlich u. Prof. Dr. M. Weisensee
Problem
Die Altlastenproblematik ist auf Grund des Ausmaßes kontaminierter Flächen und den
daraus resultierenden ökotoxikologischen Wirkungen für Mensch und Umwelt ein zentrales
Problem der Umweltpolitik. Ca. 10 % aller erfassten Altlastenverdachtsflächen sind mit
Schwermetallen kontaminiert. Die Schwermetalle werden von Pflanzen aufgenommen
und gelangen über die Nahrungskette in den menschlichen Organismus. Um die Aufnahme der Schwermetalle über die Nahrungskette zu unterbrechen, müssen die kontaminierten Flächen saniert werden. Konventionelle Sanierungsmaßnahmen sind bei großflächigen Kontaminationen aber weniger geeignet, da diese mit großem technischen Aufwand
und somit hohen Kosten verbunden sind, zudem geht dort meistens die Multifunktionalität
des Bodens verloren.
Im Forschungsschwerpunkt soll die Entwicklung eines innovativen Ansatzes, um die Problematik unter ökonomisch und ökologisch sinnvollen Aspekten zu lösen, im Vordergrund
stehen. Die Fähigkeit der Pflanzen, Schadstoffe aufzunehmen und diese in ihre Blätter
einzulagern, kann hier als positiver Ansatz genutzt werden. Bei der Phytoremediation - wie
man die biologische Bodensanierung mit Pflanzen bezeichnet - macht man sich die Fähigkeit der Pflanzen, Metalle zu akkumulieren, zum Nutzen.
Projektidee
Es soll ein Verfahren zur Bodensanierung und zur Multispektralanalyse von schwermetallhaltigen Altlasten anhand von Vegetationsbeobachtungen entwickelt werden. Mit Hilfe multispektraler Aufnahmen mit Spezialkameras soll untersucht werden, ob die im Boden enthaltenen und auf die Pflanzen einwirkenden Schwermetalle Effekte an den Pflanzen zeigen, die mit den Schwermetallgehalten im Boden korreliert werden können.
Verschiedene Sensoren der optischen Erfassung werden zunächst im Labor, im Gewächshaus und als Scale - up in Freilandversuchen anhand unterschiedlicher landwirtschaftlicher Nutzpflanzen geprüft und kalibriert. Dazu werden die Pflanzen auf mit Schad-
stoffen belasteten Substraten kultiviert und in verschiedenen Wachstumsstadien geerntet.
Es erfolgt die optische Erfassung durch spezielle Kameras sowie die chemische Analyse
der Böden und Pflanzen. Im Rahmen der chemischen Analyse werden die kultivierten
landwirtschaftliche Nutzpflanzen auf ihr Akkumulationsverhalten gegenüber Schwermetallen untersucht. Ferner sollen über biologische Parameter Aussagen über Toleranz der
Pflanzen gegenüber den Schadstoffen getroffen werden. Die Ergebnisse der chemischen
Analyse werden mit denen der optischen Erfassung verglichen und korreliert. Über die optische Erfassung soll eine quantitative Erfassung von Schadstoffkonzentrationen ermöglicht werden.
2.Gefäßversuch
3.Freilandversuch
1. Laborversuche
Erfassung der
Schadstoffkonzentration
Kamera
Abb. 1: Stadien des Forschungsschwerpunktes
Ziel des Forschungsschwerpunktes
Projektziel ist die Entwicklung eines feldtauglichen Mess- und Analysegerätes, das vor Ort
witterungsunabhängige Messungen von Pflanzen und Pflanzensegmenten erlaubt. Durch
die Implementierung eines Geoinformationssystems sollen dann noch vor Ort alle Messungen ausgewertet werden können und die Daten dann in Indoor - Anwendungen statistisch und flächenhaft weiterverwendet werden. Es lassen sich so Aussagen über Schad-
stoffkonzentrationen bzw. –aufnahmen treffen, die wiederum Aufschluss über den Stand
der biologischen Bodensanierung geben.
Parallel dazu soll
die praktische Anwendung
und die
Wirtschaftlichkeit der
Phytoremediation hinsichtlich Zeitraum und Effektivität überprüft werden. Durch die
Auswahl geeigneter Sanierungspflanzen und die Mobilisierung der Schwermetalle durch
Hilfsstoffe wird angestrebt, die Phytoremediation im Großmaßstab sowohl technisch als
auch wirtschaftlich durchzuführen. Falls die Praxistauglichkeit der Phytoremediation
aufgezeigt werden kann, würde dieses Verfahren eine kostengünstige und nachhaltige
Sanierungsmethode für große moderat mit Schwermetallen belastete Flächen darstellen.