Project R-4315

De rol van endofyten en koolstof nanodeeltjes in het succes of falen van DDE fytoremediatie met behulp van Cucurbita pepo (Onderzoek)

2,2-bis(p-chlorofenyl)-1,1,1-trichloro-ethaan (DDT) is een pesticide dat werd gebruikt in landbouw en tuinieren sinds 1943. Sinds 1974 mag DDT niet langer gebruikt worden in België omwille van zijn toxische effecten op ecosystemen en zijn hormoonverstorende eigenschappen. In bodems degradeert DDT tot 2,2-bis(p-chlorofenyl)1,1-dichloroethyleen (DDE). Zowel DDT als DDE zijn geclassificeerd als persistente organische polluenten (POPs). Aangezien DDT de voorbije dertig jaar, sinds het verbod op DDT-gebruik, werd omgezet naar DDE, zal de focus van dit project liggen op DDE-fytoremediatie. Bodemvervuiling door DDE is een wereldwijd probleem. Er zijn verschillende conventionele technieken voor bodemremediatie, maar zij zijn enerzijds kostelijk en anderzijds verstorend voor de omgeving en de ecosystemen. Fytoremediatie is een techniek die gebaseerd is op het in situ gebruik van de vegetatie om contaminanten in de bodem te stabiliseren of uit de bodem te verwijderen. Deze techniek maakt gebruik van de natuurlijke capaciteit van de planten en hun geassocieerde micro-organismen om nutriënten uit de bodem te verwijderen. Een direct gevolg van dit proces is dat de planten ook een breed spectrum aan natuurlijke en menselijke contaminanten opnemen. Verscheidene planten, waaronder mosterd, koolzaad, pinda en courgette, hebben bewezen DDE te accumuleren. Voor dit project was Cucurbita pepo (courgette) geselecteerd omwille van zijn hoge DDE extractiecapaciteit enerzijds en de opmerkelijke verschillen in DDE-opname tussen Cucurbita pepo ssp ovifera (Kalebas) en Cucurbita pepo ssp pepo (Courgette) anderzijds. Courgette accumuleert DDE, terwijl Kalebas deze capaciteit mist. De reden voor dit verschil in DDE-opname is nog niet gekend. Onderzoek heeft bewezen dat de remediatie van organisch contaminanten verhoogd kan worden door bacteriën die een degraderende capaciteit voor het organisch contaminant bezitten toe te voegen aan de plant. Daarenboven vertonen bacteriën vaak plant-groeipromoverende capaciteiten die mogelijke fytotoxische effecten van de contaminanten tegenwerken. Ik hypothetizeer dat het verschil in DDE-accumulatie veroorzaakt wordt door verschillen in de bacteriële populaties die geassocieerd zijn met de plant. Een andere factor die de DDE-opname kan beïnvloeden is het gebruik van nanopartikels. Deze nanopartikels zijn kleiner dan 100 nm en vertonen unieke elektronische toestanden, magnetische eigenschappen en katalytische reacties in vergelijking tot overeenkomstige bulkmaterialen. Tegenwoordig worden nanopartikels gebruikt in pesticiden en herbiciden. Aangezien veel moderne herbiciden analoge structuren vertonen als bepaalde organische contaminanten, zouden nanopartikels ook gebruikt kunnen worden om de opname van persistente organische polluenten te verhogen. Eerder onderzoek meldt een verhoging in DDE-opname door Cucurbita pepo wanneer nanopartikels werden toegevoegd. Deze eigenschap van nanopartikels wordt gebruikt om de bacterie-geassisteerde fytoremediatie van DDE verder te optimaliseren. Er is echter weinig geweten over de toxiciteit van nanopartikels ten opzichte van plant-geassocieerde bacteriën. Daarom zullen de effecten van nanopartikels op de bacteriële populaties onderzocht worden alvorens de nanopartikels toe te passen in DDE-fytoremediatie experimenten.

01 januari 2013 - 31 december 2016