1 / 23

Ecotoxiciteit van metalen in bodem, hoe breng je bodemchemie en toxiciteit bij elkaar?

Ecotoxiciteit van metalen in bodem, hoe breng je bodemchemie en toxiciteit bij elkaar? Erik Smolders, Koen Oorts, Fien Degryse, Jurgen Buekers & Nadia Waegeneers Katholieke Universiteit Leuven. Toxiciteit van Cu/Zn op het terrein.

obelia
Download Presentation

Ecotoxiciteit van metalen in bodem, hoe breng je bodemchemie en toxiciteit bij elkaar?

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Ecotoxiciteit van metalen in bodem, hoe breng je bodemchemie en toxiciteit bij elkaar? Erik Smolders, Koen Oorts, Fien Degryse,Jurgen Buekers & Nadia Waegeneers Katholieke Universiteit Leuven

  2. Toxiciteit van Cu/Zn op het terrein Minerale-N in 0-4 cm strooisellaag in naaldbos in Zweden rond een Cu+Zn smelter Tyler, 1975

  3. Ecotoxicologische normen (HC5) voor metalen, afgeleid uit standaard toxiciteitstesten met metaalzouten (oplosbaar!), liggen binnen het bereik van achtergrondswaarden geol. HC5 achtergrond Zn 26 mg/kg (toegevoegd) 5-150 mg/kg Cu ~30 mg/kg 2-50 mg/kg Ni 10 mg/kg 1-100 mg/kg Pb 84 mg/kg 5-100 mg/kg

  4. Vragen • Hoe en waarom verschillen de toxische concentraties tussen bodem, artificieel verontreinigd met metaalzouten in het lab, en bodems verontreinigd met metalen ‘op het veld’? • (b) Hoe en waarom verschillen de toxische concentraties in functie van bodemeigenschappen? • Vertrekhypothese: toxiciteit van een metaal hangt af van de oplosbaarheid; • oplosbaarheid is vooral afhankelijk van de pH; • …dus toxiciteit is voornamelijk pH afhankelijk

  5. het ‘Vrij Ion Model’ (FIAM) toegepast op bodems Bodem Oplossing Organisme=biotisch ligand H+,Ca2+ M2+ M-bodem M-organisme M-BL membraan chemie biologie toxicologie

  6. Zn contaminatie onder pylonen als een model voor verouderd Zn 3 sites, max. Zn 2000-3700 mg/kg ‘controle’

  7. Plantengroei

  8. Nitrificatie

  9. Reproductie wormen Lock et al., 2003, UGent

  10. Wortellengte gerst ‘Verouderd’ Cu ‘Vers’ Cu Rooney et al., 2005

  11. Lagere Zn concentratie in bodemoplossing verklaart gebrek aan toxiciteit in het veld Rhydtalog Rhydtalog De De Meern Meern Zeveren Zeveren 100 100 100 100 100 100 Response (% of control) Response (% of control) 10 10 10 10 10 10 1 1 1 1 1 1 0 0 1000 1000 2000 2000 3000 3000 0 0 1000 1000 2000 2000 3000 3000 0 0 1000 1000 2000 2000 3000 3000 4000 4000 Total Zn (mg/kg) Total Zn (mg/kg) Total Zn (mg/kg) Total Zn (mg/kg) Total Zn (mg/kg) Total Zn (mg/kg) 100 100 100 100 100 100 Response (% of control) Response (% of control) 10 10 10 10 10 10 1 1 1 1 1 1 0 0 200 200 400 400 600 600 800 800 0 0 100 100 200 200 300 300 0 0 500 500 1000 1000 1500 1500 Soil solution Zn (mg/L) Soil solution Zn (mg/L) Soil solution Zn (mg/L) Soil solution Zn (mg/L) Soil solution Zn (mg/L) Soil solution Zn (mg/L)

  12. 300 300 Zn in oplossing (mg/l) field field 250 250 spiked spiked 200 200 150 150 100 100 50 50 0 0 76 76 354 354 900 900 2000 Zn in bodem (mg/kg) Stijging in bodemoplossing Zn bij +824 mg Zn/kg in veld is equivalent aan die bij +278 mg Zn/kg als ‘vers’ ZnCl2. ‘field/spike’ beschikbaarheidsfactor = 824/278=3,0

  13. het ‘Vrij Ion Model’ (FIAM) toegepast op bodems Bodem Oplossing Organisme=biotisch ligand H+,Ca2+ M2+ M-bod M-organisme M-BL tijd M-bodfix membraan chemie biologie toxicologie

  14. De toxische drempel van Cu voor bodemrespiratie in 19 bodems: de 20-voudige variatie in toxische drempels…

  15. …wordt niet verklaard door verschillen in bodemoplossing Cu

  16. het ‘Vrij Ion Model’ (FIAM) toegepast op bodems Bodem Oplossing Organisme=biotisch ligand H+,Ca2+ H+,Ca2+ M2+ M-bod M-organisme M-BL tijd M-bodfix membraan chemie biologie toxicologie

  17.  pH effect op de toxische drempel van het Cu2+ ion in oplossing is het tegengestelde van het pH effect op sorptie ervan log Kd, EC50 = log (Mtotal/M2+) log M2+ EC50 (EC50 respiratietest)

  18. het ‘Biotisch Ligand Model’ (BLM) toegepast op bodems Bodem Oplossing Organisme=biotisch ligand H+,Ca2+ H+,Ca2+ M2+ M-bod. M-organisme M-BL tijd M-bod.fix membraan chemie biologie toxicologie

  19. De CEC (afhankelijk van % organische stof, klei en pH) verklaart Cu toxiciteit (vb. effect op groei tomaat) 3,5 y = 0.96x + 1.47 3 R2 = 0.75 2,5 log EC50 (mg/kg) 2 1,5 1 0 0,5 1 1,5 2 log CEC (cmolc/kg) CEC EC50 (cmolc/kg) (mg/kg) (cmolc/kg) (% van CEC) 5 140 0.4 9 10 270 0.9 9 20 400 1.3 8

  20. Voorbeeld van implementatie Norm ( PNEC) zonder correcties voor biobeschikbaarheid = 26 mg/kg (toegevoegd Zn) of ongeveer 66 mg Zn/kg (totaal Zn) Bodem pH CEC PNEC (cmolc/kg) (mg/kg) 1 3.7 5 42 2 6.0 16 106 3 6.6 29 440 DISCUSSION

  21. Samenvattend • 1. Toxiciteitstesten op bodems gecontamineerd met metaalzouten overschatten toxiciteit in veldgecontamineerde bodems; verschil in mobiliteit (conc. in bodemoplossing) is een deel van de verklaring • 2. Toxiciteitsdrempels gebaseerd op ‘oplosbaar’ metaal ion zijn meer variabel dan drempels uitgedrukt als ‘totaal’ metaal voor Cu, Zn en Ni; t-BLM concept verklaart dit resultaat • 3. Empirische modellen tussen toxische drempels en bodemeigenschappen (CEC, pH) kunnen gebruikt worden om normen af te leiden

More Related