Modeling of cadmium and lead phytoextraction from contaminated soils

• Autorzy: Khodaverdiloo H , Homaee M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie fitoekstracji kadmu i olowiu z gleb zanieczyszczonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Large areas worldwide are polluted by cadmium (Cd) and lead (Pb). The objective of this study was to develop and verify a simple model for phytoextraction of Cd and Pb. Consequently, a new model was developed based on soil and plant responses to Cd and Pb pollutants. Polluted soils were packed into some pots. Land cress and spinach seeds were germinated in the pots. Results showed the more Pb and Cd-tolerance of land cress compared to spinach. Land cress dry matter was about 50 times more than that of spinach at same contaminations. For spinach, there was a threshold soil Pb concentration (600 mg kg⁻¹), beyond which plant is more efficient to uptake Pb. Results also indicated that the proposed model with linear sorption isotherm can reasonably well predict the time needed for remediation of soil Pb. However, the model could not provide a reasonable prediction for Cd remediation.

PL

Celem badań było opracowanie i weryfikacja prostego modelu fitoekstrakcji kadmu i ołowiu z gleb zanieczyszczonych. W konsekwencji przedstawiono nowy model oparty na reakcji gleby i rośliny na zanieczyszczenia Cd i Pb. Zanieczyszczone gleby umieszczono w wazonach i kiełkowano w nich nasiona rzeżuchy i szpinaku. Uzyskane wyniki badań wykazały, że rzeżucha charakteryzuje się wyższą tolerancją na Pb i Cd w porównaniu do szpinaku. Wielkość suchej masy rzeżuchy była około 50 razy wyższa aniżeli szpinaku przy tych samych stężeniach zanieczyszczeń. W przypadku szpinaku stwierdzono, że powyżej stężenia 600 mg kg⁻¹ Pb, rośliny efektywniej pobierały ten pierwiastek. Wykazano również, że zaproponowany model z izotermą sorpcji względnie dobrze przewiduje czas niezbędny do remediacji gleb zanieczyszczonych ołowiem. Model ten jednak nie daje dobrych wyników w odniesieniu do przewidywania czasu remediacji gleb zanieczyszczonych kadmem.

Słowa kluczowe

EN

phytoextraction; cadmium; lead; modelling; soil; contaminated soil; soil pollution; plant response; pollutant

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Soil Science
• Rocznik: 2008
• Tom: 41
• Numer: 2
• Strony: 149-162
• Opis fizyczny: p.149-162,fig.,ref.

Twórcy

autor

Khodaverdiloo H

• Urmia University, Urmia 57135-165, Iran

autor

Homaee M.

Bibliografia

• [1] Adhikari T., Rattan R. K.: Plant Soil, 227, 235, 2000.
• [2] Adhikari T., Singh M. V.: Geoderma, 114, 81, 2003.
• [3] Allison J. D., Allison T. L.: Partition coefficient for metals in surface water, soil, and waste. U.S. EPA, Office of Research and Development. Washington, DC., 2005.
• [4] Baker A. J. M.: Plant Nutr., 3, 643, 1981.
• [5] Barber S. A.: Soil Nutrient Bioavailability: A Mechanistic Approach. J. Wiley and Sons, 1995.
• [6] Barber S. A., Cushman J. H.: Nitrogen uptake model for agronomic crops. In: Modelling wastewater renovation-land treatment (Ed. Iskandar I. K.), 382, Wiley-Interscience, 1981.
• [7] Boersma L., Lindstrom F. T., Childs S. W.: Agron. J., 83, 401, 1991.
• [8] Boersma L., McFarlane C., McCoy E. L.: Soil Sci., 146, 403, 1988.
• [9] Boersma L., McFarlane C., McCoy E. L.: Model of coupled transport of water and solutes in plants. Spec. Report 818. Agric. Exp. Sta., Oregon State University, Corvallis, OR, 1988.
• [10] Bouldin D. R.: Soil Sci. Soc. Am. Proc., 26, 476, 1961.
• [11] Brennan M. A., Shelley M. L.: Ecol. Eng., 12, 271, 1999.
• [12] Cunningham S. D., Ow D. W.: Plant Physiol., 110, 715, 1996.
• [13] Cunningham S. D., Berti W. R., Huang J. W.: Remediation of contaminated soils and sludges by green plants. In: Bioremediation of inorganics (Eds Hinchee, R. E., J. L. Means, and D. R. Burris), 33, Batelle Press, Columbus, OH, 1995.
• [14] Cunningham S. D., Shann J. R., Crowley D., Anderson T. A.: Phytoremediation of contaminated water and soil. In: Phytoremediation of soil and water contaminants (Eds Krueger E. L. et al.), Am. Chem. Soc., Washington, DC, 1997.
• [15] Degryse F., Vlassak V., Smolders E., Merckx R.: Eur. J. Soil Sci., 58(1), 1, 2006.
• [16] Garbisu C., Alkorta I.: Eur. J. Min. Proc. Environ. Protec., 3, 58, 2003.
• [17] Garbisu C., Hernandez - Allica J., Barrutia O., Alkorta I., Becerril J. M.: Rev. Environ. Health, 17, 75, 2002.
• [18] Glick B. R.: Biotechnol. Adv., 21, 383, 2003.
• [19] Gonnelli C., Marsili - Libelli S., Baker A. J. M., Gabbrielli R.: Int. J. Phytorem., 2, 343, 2000.
• [20] Gupta P. K.: Soil, Plant, Water, and Fertilizer Analysis. Agrobios, 2000.
• [21] Klepsh S., Schnepf A., Puschenreiter M., Khodaverdiloo H., Wenzel W. W., Loiskandl W.: Modelling of rhizosphere processes with emphasis on reaction kinetics. In: Soil Physics and Rural Water Management-Progress, Needs and Challenges. SOPHYWA, 51. University of Natural Resources and Applied Life Sciences, BOKU, Vienna, Austria, 2006
• [22] Lehto N. J., Davison W., Zhang H., Tych W.: J. Environ. Qual., 35, 1903, 2006.
• [23] Lindstrom F. T., Boersma L., Yingjajaval S.: CTSPAC: Mathematical model forcoupled transport of water, solutes and heat in soil-plant-atmosphere continuum. Mathematical theory and transport concepts. Agric. Exp. Station, Oregon State University, Corvallis, OR, USA, Station bulletin, 676, 1990.
• [24] Mullins G. L., Sommers L. E.: Plant Soil, 96, 153, 1986.
• [25] Nash J. E., Sutcliffe J. V.: J. Hydrol., 10, 282, 1970.
• [26] Olsen S. R., Kemper W. D., Jackson R. D.: Soil Sci. Soc. Am. Proc., 26, 222, 1962.
• [27] Ouyang Y.: J. Hydrol., 266, 66, 2002.
• [28] Puschenreiter M., Schnepf A., Millan I. M., Fitz W. J., Horak O., Klepp J., Schrefl T., Lombi E., Wenzel W. W.: Plant Soil, 271, 205, 2005.
• [29] Rengel Z.: Plant Soil, 152, 161, 1993.
• [30] Shuman L. M.: Soil Sci., 164, 197, 1999.
• [31] Silberbush M.: Simulation of ion uptake from the soil. In: Plant Roots, The Hidden Half (Eds Waisel Y., A. Eshel, and U. Kafkafi), 643. Marcel Dekker, 1996.
• [32] Soon Y. R., Abboud S.: Cadmium, chromium, lead, and nickel. In: Soil Sampling and Methods of Soil Analysis (Ed. Carter M. R.), 101, Lewis Publishers, 1993.
• [33] Tinker P. B., Nye P. H.: Solute Movement in the Rhizosphere. Oxford University Press, 2000.
• [34] Tracy J. C., Marino M. A.: J. Irrig. Drain. Eng., 115(6), 954, 1989.
• [35] Trapp S., McFarlane J. C.: Plant Contamination: Modeling and Simulation of Organic Chemical Processes. Lewis Publishers, 1995.
• [36] Tudoreanu L., Phillips C. J. C.: Adv. Agron., 84, 121, 2004.
• [37] U.S. Environmental Protection Agency: Acid Digestion of Sediment, Sludge and Soils. In: Test Methods for Evaluating Soil Waste (Ed. USEPA) SW-846. USEPA, Cincinnati, 1986.
• [38] Whiting S. N., Broadley M. R., White Ph. J.: Plant Soil, 249, 45, 2003.
• [39] Willmott C. J.: Physical Geography, 2, 184, 1981.
• [40] Zhao F. J., Lombi E., McGrath S. P.: Plant Soil, 249, 37, 2003.
• [41] Zhou L. X., Wong J. W. C.: J. Environ. Qual., 30, 878, 2001.