Plant availibility of cadmium in soil fertilized with ash residue of microwave pyrolyzed contaminated straw

Målet med denne mastergradsoppgaven var å undersøke opptak av kadmium (Cd) i raigras (Lolium perenne Pl.) tilført kadmiumholdig aske fra mikrobølgepyrolysert halm. Dette ble gjort for å undersøke om asken kunne bli benyttet som gjødsel. Ved å tilbakeføre den karbonholdige askeresten, vil karbonkretsløpet ivaretas og viktige næringsstoffer blir tilbakeført til naturen. Det ble høstet halm fra Vollebekk, Ås, den ble tilsatt kadmium og mikrobølgepyrolysert (MBP). Askeresten ble brukt i et vekstforsøk med raigras. Gresset tilført aske vokste godt, og det var ingen tegn til mangelsymptomer eller giftvirkninger. Opptaket av sink, kalsium og magnesium var lavere i raigras tilført aske enn raigras uten aske i vekstmediet. Det er usikkert om dette skyldes påvirkning av kadmium eller høy pH. Det ble gjennomført en sekvensiell ekstraksjon av jord tilsatt kadmiumholdig aske, for få et estimat over bindingsforhold til kadmium i jorda. Kadmiuminnhold i jorda var på det meste 38 mg/kg som i henhold til KLIF sine tilstandsklasser for tungmetaller i jord er nivå 5 (meget dårlig). Det gikk frem av ekstraksjonsforsøket at 17 % av kadmiuminnholdet i jorda var mobilt. Det faktiske opptaket i planten lå på 3 % etter 6 uker. Disse tallene var lavere enn lignende forsøk med ekstraksjon av jord fra alunskifer. Dette kan tyde på at MBP asken holder sterkere på kadmium enn forurenset grunn. Ettersom vekstforsøket gikk over en kort periode (17 uker), er det vanskelig å si noe sikkert om hvor mobilt og biotilgjengelig kadmium fra MBP aske er over tid. Ved å utføre forsøket ute i felt, og dyrke en energivekst som for eksempel pil (Salix cinerex) over en lengre periode, kunne resultatene sett annerledes ut. Resultatene fra dette studiet gir likevel indikasjoner på at tilbakeføring av MBP kadmiumholdig aske har potensial som skogsgjødsel. Konsentrasjonen av kadmium i raigras etter 17 uker med vekst, var under grenseverdiene tillatt i dyrefôr. De foreløpige resultatene tyder altså på at det ikke utgjør noen fare for beitende dyr. Abstract The goal of this master thesis was to investigate cadmium (Cd) uptake in ryegrass (Lolium perenne Pl .) that was fertilized with ash from microwave pyrolysed cadmium polluted straw. This was done to determine if the ash could be used as a fertilizer. By applying ash which was high in carbon and nutrients, the carbon cycle is completed and important nutrients are brought back to the soil. The straw was harvested from Vollebekk, Ås, and was added cadmium before it was microwave pyrolysed (MBP). The remaining ash was then used in a growth experiment with ryegrass. The ryegrass fertilized with ash containing cadmium, had a high growth rate and showed no signs of nutrient deficiencies or toxic effects. Ryegrass that had been added ash, had a lower uptake of sink, calcium and magnesium than ryegrass without ash. It is uncertain whether this is because of cadmium influence or due to high pH. There was also conducted a sequential extraction of the soil mixed with ash containing cadmium. This was to get an estimate of the binding relationship of cadmium in soil. The highest amount of cadmium in soil was 38 mg/kg. Which KLIF (Climate and pollution agency) classifies as a level 5 (very bad) according to their limits for heavy metals in soil. The sequential extraction showed that 17 % of cadmium was mobile in soil. The actual plant uptake was 3 % after 6 weeks. These results were lower than results from sequential extractions of soil from alum shale. This may suggest that MBP ash binds cadmium stronger than cadmium in polluted soil. Considering the short time span of the growth experiment (17 weeks), it is difficult to be certain of how mobile and bioavailable cadmium is in MBP ash. By doing this research out in the field, using energy forest (like Salix) over a longer period of time, it is possible to get a more accurate result. Results from this study, do however indicate that MBP cadmium containing ash can be used as a forest fertilizer. The results so far show that the cadmium concentrations in ryegrass were under the limits for allowed cadmium concentrations in animal fodder, which means it will pose no risk for grazing animals