Διερεύνηση της χρήσης της βιομηχανικής κάνναβης (Cannabis sativa L.) για την αποκατάσταση ρυπασμένων με βαρέα μέταλλα εδαφών στο πλαίσιο ενός μοντέλου κυκλικής οικονομίας
Creators: name: Ανδρούδη, Μαρία Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Βαρέα μέταλλα
Φυτοαποκατάσταση
Βιομηχανική κάνναβη
Heavy metals
Phytoremediation
Hemp

description: Η ρύπανση των εδαφικών πόρων από βαρέα μέταλλα, η οποία έχει επιταχυνθεί εντυπωσιακά τις τελευταίες δεκαετίες λόγω της ραγδαίας βιομηχανικής και αστικής ανάπτυξης, αποτελεί σοβαρό περιβαλλοντικό πρόβλημα παγκοσμίως. Ως μη αποικοδομήσιμοι ρύποι, τα βαρέα μέταλλα, μπορούν να εισέλθουν στη τροφική αλυσίδα και κατ’ επέκταση να φτάσουν στον άνθρωπο διαταράσσοντας την εύρυθμη λειτουργία του. Για το λόγο αυτό, έχει αυξηθεί η ανάγκη για περαιτέρω έρευνα του αποδοτικότερου τρόπου απομάκρυνσης τους από το περιβάλλον. Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής ήταν να διερευνηθεί η πιθανότητα χρήσης της βιομηχανικής κάνναβης (Cannabis sativa L.) για την αποκατάσταση ρυπασμένων με κάδμιο (Cd) εδαφών και η δυνατότητα αξιοποίησης των ρυπασμένων ιστών του φυτού μετά την διαδικασία της φυτοαποκατάστασης σε ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκε ένα πείραμα σε φυτοδοχεία όπου το πειραματικό σχέδιο περιλάμβανε έναν μάρτυρα (0 mg Cd kg-1) και δύο επίπεδα Cd (3 και 30 mg Cd kg-1) σε δύο χρόνους επώασης (10 και 30 ημέρες). Συνολικά πραγματοποιήθηκαν 5 μεταχειρίσεις από 5 επαναλήψεις η κάθε μία. Κατά την πειραματική διαδικασία προσδιορίστηκαν οι τιμές των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του εδαφικού δείγματος και μελετήθηκαν τα αγροκομικά χαρακτηριστικά των φυτών (ξηρό βάρος, ύψος, μήκος μεσογονατίων διαστημάτων, διάμετρος βλαστών, αριθμός φύλλων, δείκτης SPAD), ενώ μετά την συγκομιδή προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις του Cd στο έδαφος και τα φυτικά δείγματα (ρίζες, φύλλα, στελέχη). Η συσσωρευτική ικανότητα της κάνναβης αξιολογήθηκε περαιτέρω με τη βοήθεια 3 δεικτών, ενώ επιπλέον μελετήθηκε ο αποικισμός των ριζών της κάνναβης από μυκορριζικούς μύκητες, η περιεκτικότητα των ξηρών φύλλων της σε κανναβινοειδή και η θερμιδική της απόδοση. Από τα αποτελέσματα που ελήφθησαν παρατηρήθηκε ότι η υψηλότερη συγκέντρωση Cd ήταν στις ρίζες των φυτών με σταδιακή φθίνουσα τάση προς τα ανώτερα φυτικά τμήματα (Cdρίζα&gt;Cdστέλεχος&gt;Cdφύλλα), υποδεικνύοντας την τάση του καδμίου να συσσωρεύεται στις ρίζες του φυτού. Διαπιστώθηκε επίσης, σημαντική επίδραση των επιπέδων του Cd αλλά και του χρόνου επώασης στο ποσοστό αποικισμού των ριζών, στη παραγωγή κανναβινοειδών και στη θερμιδική απόδοση των φυτών. Συνολικά από την παρούσα μελέτη βρέθηκε ότι η βιομηχανική κάνναβη αποτελεί μια ιδανική επιλογή για περιπτώσεις φυτοσταθεροποίησης σε εδάφη ρυπασμένα με Cd, δίνοντας τη δυνατότητα για περεταίρω αξιοποίηση της υπέργειας σχεδόν μη επιβαρυμένης βιομάζας της με διαφορετικές τελικές χρήσεις.
description: Soil pollution with heavy metals has significantly increased in recent decades, driven by rapid industrialization and urban expansion, posing a global environmental challenge. As non-degradable pollutants, heavy metals can enter the food chain and, consequently, reach humans, disrupting their proper functioning. For this reason, the need for further research into the most efficient way to remove them from the environment has increased. The aim of this master's thesis was to investigate the possibility of using industrial hemp (Cannabis sativa L.) for the remediation of cadmium (Cd) contaminated soils and the possibility of utilizing the polluted plant tissues after the phytoremediation process in a circular economy framework. For this purpose, a pot experiment was carried out where the experimental design included a control (0 mg Cd kg-1) and two levels of Cd (3 and 30 mg Cd kg-1) at two incubation times (10 and 30 days). A total of 5 treatments of 5 replicates each were created. During the experimental process, the physicochemical properties of the soil sample were determined, and the growth characteristics of the plants were studied (dry weight, height, internode length, shoot diameter, number of leaves, SPAD index), while after the harvest, the concentrations of Cd in the soil and plant tissues (roots, leaves, stems) were also determined. The accumulative capacity of hemp was further evaluated with the help of 3 indicators, while the colonization of hemp roots by mycorrhizal fungi, the cannabinoid content of its dry leaves and its caloric efficiency were additionally investigated. From the results obtained it was observed that the highest Cd concentration was in the roots of the plants with a gradual decreasing trend towards the upper plant parts (Cdroot&gt;Cdstem&gt;Cdleaves), indicating the tendency of cadmium to accumulate in the plant roots. A significant effect of Cd levels and incubation period on root colonization rate, cannabinoid production and plant caloric yield was also found. Overall, it was found that industrial hemp is an ideal choice for phytostabilization in Cd contaminated soils, giving the possibility for further utilization of its above-ground biomass with different end uses.