Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
Trace metal solubility and bio-availability changes in the rhizosphere of Salix smithiana in response to elemental sulfur amendments / Christoph Höfer
VerfasserHöfer, Christoph
Betreuer / BetreuerinWenzel, Walter W. ; Robinson, Brett
Erschienen2013
Umfang44, A1-A5 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Phytoextraktion Elementarer Schwefel Spurenelemente Salix smithiana Reduktive Auflösungs Prozesse Metalllöslichkeit und Bioverfügbarkeit Rhizosphären Prozesse
Schlagwörter (EN)Enhanced phytoextraction Elemental sulfur Trace metals Salix smithiana Reductive dissolution and co-dissolution processes Metal solubility and bioavailability Rhizosphere processes
Schlagwörter (GND)Weide <Salix> / Phytoremediation / Schwefel
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-1393 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Trace metal solubility and bio-availability changes in the rhizosphere of Salix smithiana in response to elemental sulfur amendments [0.81 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Phytoextraktion ist eine sanfte in-situ Technik um Spurenelemente (TMs) der Bodenmatrix zu entziehen und in die Pflanzenbiomasse zu verlagern. Die Extraktion erfolgt mithilfe von höheren Pflanzen und deren assoziierten Mikroorganismen in der Rhizosphäre. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Wirkung von elementarem Schwefel (S0) als Bodenzusatz zu einem mäßig metallbelasteten Boden (ARNB-10) aus Arnoldstein (Österreich) und auf die Bioverfügbarkeit von Mn, Fe, Cu, Zn, Cd und Pb in der Rhizosphäre von Salix smithiana. In einem Rhizoboxexperiment untersuchten wir die durch S0 Oxidation potentiell induzierte reduktive Auflösung von Mn Oxyhydroxiden und damit assoziierte Metalllösungsprozesse. Es wurden zwei S0-Behandlungen (HS=0,51 g kg-1; S=1.02 g kg-1) getestet und Bodenwasserproben acht Mal in einem Zeitraum von 61 Tagen in der Rhizosphäre und im Bulk-Boden entnommen. Die Proben wurden auf pH-Wert, Anionen durch Ionen-Chromatographie (IC) und Metalle durch induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) analysiert. Die Weiden wurden geerntet und nach einem Säureaufschluss auf ihre Metallkonzentrationen analysiert (ICP-MS). Am Experimentende wurden Bodenproben mit 0,05M Ca(NO3)2 extrahiert und die potentiell labilen Metallkonzentrationen bestimmt (ICP-MS). Die Ergebnisse zeigen niedrigere pH-Werte in beiden S0-Behandlungen, während die Mn, Zn, Cd und Pb Konzentrationen in den Bodenwasserproben stark erhöht waren. Die Metalllöslichkeiten in den Rhizosphären-Kompartimenten der S0-Behandlungen waren signifikant (p<0.05) erhöht verglichen mit den Bulk-Böden-Kompartimenten. Unsere Daten deuten auf teilweise anaerobe Bedingungen hin, ausgelöst durch erhöhten O2 Verbrauch bei der S0 Oxidation und zusätzlich verstärkt durch die Wurzelatmung der Weide. In der Rhizosphäre beider S0-Behandlungen führten diese Prozesse zu einer reduktiven Auflösung von Metallen verbunden mit Mn Oxyhydroxiden.

Zusammenfassung (Englisch)

The purpose of phytoextraction is to transfer trace metals (TMs) from polluted soils to plant shoot tissues, supported by the interaction of plants roots and microbial communities in the rhizosphere. Soil amendments and rhizosphere processes can increase TM bioavailability and flux in the soil. Here, we investigate the effects of elemental sulfur (S0) application on TM bioavailability in the rhizosphere of Salix smithiana, in a moderately Zn, Cd and Pb contaminated soil (ARNB-10) from Arnoldstein, Austria. Chemical and microbial sulfur oxidation acidifies the soil locally and decreases pH in the soil solution, which leads to enhanced metal solubilisation. Our focus was to investigate potential co-dissolution processes and other solubilisation mechanisms triggered by the S0-amendments. A rhizobox experiment was conducted using a ARNB-10 and two amounts of S0-amendments (HS=0.51 g kg-1; S=1.02 g kg-1). We sampled soil pore water eight times in the rhizosphere and bulk soil using Rhizon samplers over a period of 61 days. Samples were analyzed for pH, anions by Ion chromatography (IC), and TMs by Inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Willows were harvested, separated in roots, twigs and leaves, digested and analyzed (ICP-MS). For estimating potentially labile fractions in the soil, 0.05M Ca(NO3)2 extracts were measured for TMs using (ICP-MS). Results show decreased pH in both S0 treatments, whereas Mn, Zn, Cd and Pb solubility strongly increased. The S0-amended rhizosphere compartments showed significantly (p<0.05) larger increase in metal solubility than the corresponding bulk soils. Our data indicate that partially anaerobic conditions triggered by S0-oxidation and further enhanced by O2 depletion due to root respiration in the willow rhizosphere resulted in reductive co-dissolution of TMs associated with hydrous oxides of Mn. This process may be further explored for optimizing S-aided phytoextraction of Zn and Cd polluted soils.