Karakterisering en analyse van wortelexudaten in ... · Tabel 3: Samenvattende tabel met...

Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen

Academiejaar 2014 – 2015

Karakterisering en analyse van wortelexudaten in

irrigatiewater van sla- en aardbeienteelten op

hydrocultuur

Pieter Van Bost

Promotor: dr. ing. Wim Audenaert

Masterproef voorgedragen tot het behalen van de graad van

Master in de industriële wetenschappen: chemie

1 Auteursrecht

De auteur, de promotoren en de tutor geven de toelating deze masterproef voor consultatie

beschikbaar te stellen en delen ervan te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik

valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met de verplichting

uitdrukkelijk de bron te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef.

Kortrijk, Juni 2015

De auteur,

Pieter Van Bost

De promotor,

dr. ing. Wim Audenaert

Karakterisering en analyse van wortelexudaten in irrigatiewater van sla- en aardbeienteelten op hydrocultuur

II

Woord vooraf

Met deze thesis sluit ik mijn opleiding als industrieel ingenieur chemie af. Deze laatste 2

jaren waarin ik het schakelprogramma en masterjaar doorliep, brachten mij veel nieuwe

inzichten. Zo werd mijn abstract en wiskundig denken gestimuleerd en kon ik de kennis

vanuit mijn vorige opleiding verder uitdiepen.

Bij het maken van deze thesis leerde ik dat de diversiteit van chemie veel breder is dan ik mij

eerst kon voorstellen. Zo was ik verrast door de complexiteit van natuurlijke organismen die

in ons dagelijkse leven voorkomen. Dit werk was dan ook niet tot stand gekomen zonder de

kennis en hulp van enkele mensen. Ik wil hierbij dan ook de kans aangrijpen, hen hiervoor te

bedanken.

Vooreerst wens ik mijn promotor: dr. ing. Wim Audenaert de bedanken voor de

bemoedigende woorden en het geven van nuttige feedback doorheen het proces. Ook wens

ik Prof. Dr. ir. Stijn Van Hulle te danken voor het overlezen en het helpen op punt stellen van

dit werk.

Mijn dank gaat ook uit Isabel Vandevelde en Joris Van Lommel van het Proefstation Sint-

Katelijne-Waver voor het verzamelen van de gebruikte waterstalen en mij in contact te

stellen met verscheidene hydrocultuur-bedrijven.

Daarnaast wil ik ook de andere thesisstudenten bedanken voor de solidariteit en steun bij het

vele labowerk en het uitwisselen van kennis.

Tenslotte gaat er ook een grote dank u uit naar mijn familie en vriendin voor steun en

toeverlaat bij het maken van dit werk.


III

Samenvatting

Wortelexudaten is een verzamelnaam voor door de plant gesecreteerde en ge-excreteerde

organische stoffen. Deze kunnen door autotoxiciteit de opbrengst in de groenteteelt nadelig

beïnvloeden. In deze thesis worden analyses uitgevoerd op stalen uit de hydrocultuur van de

sla en aardbeienteelt. Hierbij worden de stalen gekarakteriseerd via: pH, geleidbaarheid,

UV/Vis, COD, GC/MS, HPLC en fluorescentie. Er werd nagegaan of de reeds

geïmplementeerde zuiveringsinstallaties voor het recirculeren van nutriëntenoplossing

effectief zijn voor de verwijdering van de exudaten. Uit de kwalitatieve GC/MS bepalingen

bleek dat de diversiteit aan organische componenten groter was dan reeds in de literatuur

beschreven. Hierbij bleek dat er voor zowel palmitinezuur als stearinezuur bij geen enkele

behandeling een volledige verwijdering bekomen werd. Door een gebrek aan kwantitatieve

meetresultaten kan de eventuele partiële verwijdering echter niet bepaald worden. De

uitgevoerde HPLC meting die gebruikt werd voor de bepaling van benzoëzuur in de stalen

kan door een slechte scheiding slechts als indicatie gebruikt worden. Deze meting toont

tenslotte aan dat bij de in de praktijk gebruikte actieve kool filters een verwijdering van

benzoëzuur tussen 62,7 en 82,8 % bekomen werd. Tenslotte werd meting volgens

fluorescentiespectroscopie uitgevoerd, hierbij werden steeds humus –en fulvinezuren alsook

microbiële bijproducten teruggevonden. De relatieve verwijdering van deze componenten

verschilde echter sterk per staal. De hoogst behaalde relatieve verwijdering voor humus en

fulvinezuren bedroeg 53,4 % en voor de microbiële bijproducten 42,7 %. Het fytotoxisch

potentieel van deze stoffen is echter relatief onbekend en vraagt om extra onderzoek.

Root exudation is a term that refers to the secretion and excretion of organic substances by a

plant’s root system. These compounds can be phytotoxic and can thus significantly lower

crop yields when the water gets recycled. This thesis incorporates the mostly qualitative

analysis of drainwater from different strawberry and lettuce hydrocultures. The

measurements involve: pH, conductivity, UV/Vis spectroscopy, COD, GC/MS, HPLC and

fluorescence spectroscopy. The effectiveness of the active carbon filters, used by the

agricultural company’s, is tested. GC/MS measurements showed a much broader diversity of

compounds compared to what was already described in literature. This analysis also showed

that none of the used filter methods was able to fully clear the drainwater of palmitic and

stearic acid. The latter being one of the most potent exudates concerning lettuce autotoxicity.

Because the lack of quantitative measurements, the relative removal of these compounds

could not be determined. Although through HPLC the removal of benzoic acid was

successfully measured. The removal percentages differed between companies and were

found to be between 62,7 and 82,8 %. By performing fluorescence spectroscopy (EEM), the

presence of humic and fulvic acid as well as microbial, water sollubale side products where

found. The relative removal by active carbon filtering fluctuated strongly with the highest

removal percentage for humic and fulvic acids being 53,4 % and for microbial producs

42,7%. The phytotoxic potential of these compounds is relatively unknown and needs further

scientific studying.


IV

Inhoudsopgave

Lijst met afkortingen en symbolen ............................................................................................ VI

Lijst van tabellen ....................................................................................................................... VII

Lijst van figuren ......................................................................................................................... IX

Inleiding .................................................................................................................................... 10

1 Literatuurstudie ................................................................................................................. 11

1.1 Exudaten .................................................................................................................... 11

1.1.1 Functionaliteit van exudaten in de natuur .......................................................... 11

1.1.2 Biotische factoren die de exudatie beïnvloeden ................................................ 12

1.1.3 Abiotische factoren die de exudatie beïnvloeden .............................................. 13

1.1.4 Samenstelling van exudaten .............................................................................. 14

1.1.5 Exudaten met betrekking tot autotoxiciteit bij aardbeien (Fragaria x ananassa)

en sla (Lactuca sativa L.) .................................................................................................. 15

1.2 relevantie van exudaten in de hydrocultuur .............................................................. 17

1.2.1 Eigenschappen van de nutriëntoplossing .......................................................... 19

1.2.2 Types hydroculturen ........................................................................................... 20

1.2.3 Frequent geïmplementeerde zuiveringsprocessen ........................................... 21

1.3 Analyse van exudaten ............................................................................................... 24

1.3.1 Fluorescentiemeting ........................................................................................... 25

1.3.2 GC/MS analyse van exudaten ........................................................................... 25

1.3.3 Nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie ................................. 26

2 Materiaal en methoden ..................................................................................................... 27

2.1 Overzicht staalname en uitgevoerde metingen ........................................................ 27

2.2 Kwalitatieve analyse via GC/MS ............................................................................... 27

2.2.1 Extractie en opconcentreren van het staal ........................................................ 27

2.2.2 Derivatisatie en GC/MS meting .......................................................................... 28

2.3 Chemische zuurstofverbruik (COD) .......................................................................... 29

2.4 Actieve kool kolomtest ............................................................................................... 29

2.5 Fluorescentie spectroscopie ...................................................................................... 29

2.6 Kwantitatieve bepaling van benzoëzuur via HPLC -DAD ......................................... 30

3 Resultaten en bespreking ................................................................................................. 31

3.1 pH en geleidbaarheid van het irrigatiewater ............................................................. 31

3.2 UV/Vis spectra van het irrigatiewater ........................................................................ 32

3.3 Chemisch zuurstofverbruik (COD) ............................................................................ 35

3.4 Karakterisering van wortelexudaten via GC/MS ....................................................... 38

3.4.1 Bedrijf 1 (aardbeien op substraat)...................................................................... 38

(2R,3S,4S)-2,3,4,5-tetrahydroxypentanal (= arabinose) ......................................................... 39

3.4.2 GC/MS spectra van drainwater uit slateelt ........................................................ 40

3,4-bis(hydroxy)-5-(hydroxy)oxolan-2-on (= arabiononic acid , 1,4 lacton) ............................ 41

3,4-bis(hydroxy)-5-(hydroxy)oxolan-2-on (= arabiononic acid , 1,4 lacton) ............................ 41

Abieta-8(14),9(11),12-trien-18-oic acid (= abietinezuur) ......................................................... 41

Abieta-8(14),9(11),12-trien-18-oic acid (= abietinezuur) ......................................................... 41

Cyclopropanenonanoicacid, 2-[(2-butylcyclopropyl)methyl]-, methyl ester............................. 43

3.4.3 Kolomtest op het staal van bedrijf 6 (sla MGS) ................................................. 51

3-Hydroxyisovaleric acid of 2-Hydroxyvaleric acid .................................................................. 52


V

(1R,4aR,4bS,7S,10aR)-1,4a,7-Trimethyl-7-vinyl-3,4,4b,5,6,9,10,10a-octahydro-2H-

fenanthreen-1-carboxylzuur (=Pimaric acid)............................................................................ 52

Abieta-8(14),9(11),12-trien-18-oic acid (= abietinezuur) (resin acid) ...................................... 52

3.4.4 Algemene conclusie omtrent de kwalitatieve analyse van het drainwater ........ 53

3.5 Indicatieve kwantitatieve meting op benzoëzuur via HPLC ...................................... 54

3.6 Fluorescentie spectroscopie ...................................................................................... 56

3.6.1 Bedrijf 2 (MGS) ................................................................................................... 56

3.6.2 Bedrijf 3 (MGS) ................................................................................................... 57

3.6.3 Bedrijf 4 (MGS) ................................................................................................... 57

3.6.4 PSKW 1 (FRS) ................................................................................................... 58

3.6.5 PSKW 2 (MGS) .................................................................................................. 59

3.6.6 Bedrijf 5 (MGS) ................................................................................................... 59

4 Besluit ................................................................................................................................ 60

Bijlagen ..................................................................................................................................... 67


VI

Lijst met afkortingen en symbolen

AK Actieve kool

BGAC Biological Granular Active Carbon

BSTFA N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide

CLSM Confocal Laser Scanning Microscopy

COD Chemical Oxygen Demand

DAD Diode Array Detector

DAS Differential Absorption Spectrum

EEM Excitatie Emissie Matrix

FRS Floating Raft System

GAC Granular Active Carbon

MGS Mobile Gully System

NMR Nuclear Magnetic Resonance

PARAFAC Parallel Factor Analysis

PSKW Proefstation Sint-Katelijne-Waver

SPE Solid Phase Extraction


VII

Lijst van tabellen

Tabel 1: samengestelde tabel met belangerijkste klassen binnen de wortelexudaten met een

selectie aan frequent voorkomende componenten en hun functie; bronnen: (Bertin et al.

2003);(Neumann et al. 2014) ................................................................................................... 14

Tabel 2: samenvattende tabel met uitgevoerde bioassays op sla (Lactuca) (Lee et al. 2006;

Asao et al. 2004) waarbij de significantie bepaald werd door het interval bepaald door 3 *

standaarddeviatie in rekening te brengen. Het effect wordt aangeduid met: 0= geen effect, +

= positief effect, - = negatief effect en NG= niet gemeten. ...................................................... 15

Tabel 3: Samenvattende tabel met uitgevoerde bioassays op aardbeien (Kitazawa et al.

2005) met significantie gestaafd via Tukey (P=0,05; n= 9) ..................................................... 17

Tabel 4: Concentraties aan nutriënten bij enkele veelgebruikte nutriëntenoplossingen (tabel

integraal uit (Trejo-téllez & Gómez-merino 1998)) .................................................................. 19

Tabel 5: overzichtstabel staalnamen met PSKW = stalen afkomstig uit het proefstation Sint-

Katelijne-Waver ........................................................................................................................ 27

Tabel 6: meetparameters GC/MS ............................................................................................ 29

Tabel 7: parameters voor EEM metingen, zowel voor de 3D-fluorescentie-als voor de 2D-

Raman-scan ............................................................................................................................. 30

Tabel 8: gedetecteerde stoffen (via Nist 98.1) met relevantie t.o.v. autotoxiciteit bij aardbeien

met links stalen voor zuivering en rechts na zuivering via snelle zandfiltratie en UV-

behandeling (grijs gearceerde componenten zijn voor beide stalen gemeenschappelijk) ..... 39

Tabel 9: gedetecteerde stoffen (via Nist 98.1) met relevantie t.o.v. autotoxiciteit bij sla met

links stalen voor zuivering en rechts na zuivering via AK filtratie (grijs gearceerde

componenten zijn voor beide stalen gemeenschappelijk) ....................................................... 41







Tabel 12:gedetecteerde stoffen (via Nist 98.1) met relevantie t.o.v. autotoxiciteit bij sla (grijs

gearceerde componenten zijn voor beide stalen gemeenschappelijk) ................................... 47










Tabel 16: Samenvattende tabel met de gedetecteerde componenten die omschreven staan

in de literatuur. Wit: gedetecteerd, lichtgrijs: enkel het ester vastgesteld, donkergrijs: niet

gedetecteerd............................................................................................................................. 53


VIII

Tabel 17: concentraties benzoëzuur met bepaalde verwijderingspercentages, waarden met *

zijn bekomen door extrapolatie van de ijklijn, ND staat voor niet gedetecteerd. .................... 55

Tabel 18: tabel met fmax waarden en relatieve verwijderingspercentages voor de

verschillende componenten in het staalwater van bedrijf 2 ..................................................... 57










IX

Lijst van figuren

Figuur 1: microscopische opname van een haarwortel met uitscheiding van exudaten

(Weston & Mathesius 2014) ..................................................................................................... 11

Figuur 2: flow chart proceswater in de hydrocultuur (Vercramer 2007) .................................. 18

Figuur 3: CLSM opname van overlangse doorsnede van weefsel uit het wortelgestel van

Equisetum (Hutzler et al. 1998) ............................................................................................... 24

Figuur 4: EEM datareeks van de 3e orde (staal excitatiegolflengte emissiegolflengte)

(links) ontbonden in 5 PARAFAC componenten (rechts) (Murphy et al. 2013) ...................... 25

Figuur 5: 2 SPE kolommen met XAD-4 hars na extractie ....................................................... 28

Figuur 6: pH van het circulerende irrigatiewater voor en na zuivering .................................... 31

Figuur 7: geleidbaarheid van het circulerende irrigatiewater voor en na zuivering ................ 31

Figuur 8: UV/Vis spectra voor zuivering .................................................................................. 32

Figuur 9: UV/Vis spectra na zuivering ..................................................................................... 32

Figuur 10: DAS spectra van de verschillende bedrijven ......................................................... 33

Figuur 11: UV/Vis spectra van bedrijf 3 voor en na actieve kool behandeling met het effluent

van de kolomextractie na 2,5 L staal over de kolom gebracht. ............................................... 34

Figuur 12: DAS spectrum van onbehandeld irrigatiewater (bedrijf 3) ..................................... 34

Figuur 13: DAS spectrum van irrigatiewater na actieve kool behandeling (bedrijf 3) ............. 35

Figuur 14: COD waarden van de verschillende stalen met hun 95 %

betrouwbaarheidsintervallen Opmerking: het staal van bedrijf 1 werd slechts 1 maal gemeten

en heeft hierdoor geen 95 % interval ....................................................................................... 36

Figuur 15: COD waarden van het effluent van de stalen voor zuivering na 2,5 en 7,5 L over

de extractiekolom te hebben gebracht ..................................................................................... 37

Figuur 16: COD waarden van het effluent van de stalen na zuivering na 2,5 en 7,5 L over de

extractiekolom te hebben gebracht .......................................................................................... 37

Figuur 17: Chromatogram van het staal van bedrijf 3 voor zuivering in een eluens van 50/50

ACN/H2O boven en hetzelfde staal in een eluens met een 40/60 verhouding ACN/H2O

gemeten bij 238,4 nm ............................................................................................................... 54

Figuur 18: opgestelde ijklijn voor benzoëzuur met 95 % betrouwbaarheidsintervallen .......... 55

Figuur 19: Excitatie Emissie Matrix (EEM) van 5 geïsoleerde componenten uit stalen van

bedrijf 2 ..................................................................................................................................... 56

Figuur 20: contourplots van de verschillende componenten uit het afvalwater van PSKW 1

(FRS) ........................................................................................................................................ 58


10

Inleiding

Voeding wordt een steeds hogere prioriteit bij de groeiende wereldbevolking en om aan

die toenemende vraag te kunnen voldoen is er nood aan rendementsverhogingen waarbij

op eenzelfde oppervlak een grotere productiecapaciteit kan bekomen worden. Het gaat

hier immers om een sector waarin alles om grote kwantiteiten draait, een procentueel

kleine verhoging van het rendement kan dus grote gevolgen hebben in absolute cijfers. In

de glastuinbouw specifiek heeft zich dit vertaald naar steeds meer bedrijven die

overschakelen naar teelt op basis van hydrocultuur. Hierbij is het contactoppervlak tussen

het wortelgestel van de plant en de voedingsstoffen in het water groter, wat leidt tot een

hogere groeisnelheid en een hoger rendement. Bovendien is het systeem eenvoudiger te

automatiseren dan de klassieke teelt in potgrond, wat helpt om de rendabiliteit van de

plantage hoog te houden daar de ‘start-up’ kost van een dergelijk systeem hoger is. Indien

geen verregaande automatisatie doorgevoerd wordt, dan bied het systeem een lagere

arbeidslast omdat de planten op comfortabele werkhoogte kunnen groeien. Doordat deze

teeltwijze vrij recent is (Kumar & Cho 2014), is er een grote nood aan onderzoek. Zo

kwam aan het licht dat bij de recirculatie van het ‘drain’ water, de opbrengst van

bijvoorbeeld tomaten daalt indien er geen zuivering van het water uitgevoerd wordt (Zekki

et al. 1996). Hiervoor wordt er in de richting van wortelexudaten gekeken.

Wortelexudaten, een recente ontdekking (Bertin et al. 2003), is een verzamelnaam voor

stoffen die via het wortelgestel worden uitgestoten waarvan zowel van het kwalitatief en

het kwantitatief aspect nog slechts weinig bekend is. De exudaten zouden in het systeem

kunnen accumuleren en zo na verloop van tijd de groei van de planten belemmeren. Uit

eerdere onderzoeken is reeds gebleken dat verscheidene wortelexudaten wel degelijk

een verminderde opbrengst tot gevolg hebben (Kitazawa et al. 2005; Asao et al. 2003).

Het is hierbij nog deels onbekend welke wortelexudaten er worden uitgestoten en in welke

hoeveelheden, of deze de enige oorzaak zijn en of de waterbehandeling op basis van

actieve kool (AK) die reeds veelal toegepast wordt een adequate behandeling is.

In dit werk wordt gepoogd enkele vragen te beantwoorden zoals:

Welke stoffen worden er in een drainwaterstaal teruggevonden?

Zijn de reeds toegepaste zuiveringsmethoden adequaat?

In welke hoeveelheden komen deze exudaten voor?

Om deze te beantwoorden worden er analyses uitgevoerd op reële stalen. Dit wil zeggen

dat de stalen uit glastuinbouw komen en niet uit een proefopstelling. Op deze wijze

kunnen representatieve meetwaarden die een realistisch beeld scheppen bekomen

worden. Op deze stalen worden metingen op pH, geleidbaarheid en COD uitgevoerd,

bovendien worden ook de UV/Vis spectra opgenomen. Om de stoffen in het water te

karakteriseren wordt er na een ‘solid phase extraction’ (SPE) via GC/MS een ‘screening’

uitgevoerd. Deze metingen gebeuren zowel voor als na de op het bedrijf voorziene

zuiveringsstap. Vervolgens wordt de hoeveelheid benzoëzuur kwantitatief bepaald via

HPLC en wordt een proefopstelling gemaakt waarbij een waterstaal over actieve kool

wordt gestuurd om zo het absorptievermogen van de exudaten op het AK te bepalen.


11

2 Literatuurstudie

2.1 Exudaten

De term exudaten verwijst naar de verzameling van stoffen die worden uitgescheiden

door het wortelgestel van planten en omvat zowel excretie als secretie. Het uitscheiden

van stoffen door de wortels van planten is een relatief recente ontdekking en draagt bij

aan de moderne visie van de functionaliteit van de wortels van planten. Hierbij wordt

naast de traditionele visie die bestaat uit: verankering en opname van nutriënten en water,

ook exudatie als basisfunctie gezien (Badri & Vivanco 2009). Aangezien het actief

uitscheiden van deze componenten met een zekere energetische kost komt, kan

verondersteld worden dat deze activiteit een belangrijke rol in de ontwikkeling van de

plant speelt. Figuur 1 toont een lichtmicroscopische opname van een haarwortel van een

grassoort (Sorghum) waarop de exudaatafscheiding te zien is.

Figuur 1: microscopische opname van een haarwortel met uitscheiding van exudaten (Weston &

Mathesius 2014)

2.1.1 Functionaliteit van exudaten in de natuur

Ecologisch gezien is de bodem rondom het wortelgestel, ook de rhizosfeer genaamd, een

competitieve omgeving. Het wortelgestel treed hierbij in competitie met wortels van

andere soorten om ruimte, water en nutriënten (McCully 2005). Op het vlak van

organische stoffen is de bodem vrij arm, de rhizosfeer met wortelexudaten kan dan ook

gezien worden de belangrijkste bron van organische componenten in de bodem (Bertin et

al. 2003). Deze organische stoffen zijn onontbeerlijk voor het leven in de bodem. Hierdoor

is er in de loop van de evolutie een chemisch systeem ontwikkeld die chemische

communicatie tussen het wortelgestel en bodembacteriën mogelijk maakt. Bovendien

kunnen deze stoffen ook interageren met het wortelgestel van andere planten wat de

plant een competitief voordeel biedt. De interacties kunnen onderverdeeld worden in

positieve interacties die een symbiotische respons kunnen uitlokken en negatieve

interacties als bescherming voor de plant. Deze interacties komen voor tussen planten

onderling, planten en bacteriën en tussen planten, bacteriën en nematoden (Badri &

Vivanco 2009).

500 µm


12

2.1.1.1 Positieve plant-plant interacties

Slechts een klein aandeel aan plant – plant interacties zijn positief, zo zijn er bijvoorbeeld

exudaten die de weerstand van naburige planten tegenover herbivoren vergroten. Dit is

bijvoorbeeld het geval bij kweek-gras, dat wortelexudaten produceert waardoor naburige

planten minder aantrekkelijk worden voor bladluizen (Glinwood et al. 2003). De meeste

positieve interacties zijn echter plant – bacterie of plant – nematode – bacterie interacties.

2.1.1.2 Negatieve interacties en autotoxiciteit

Negatieve plant – plant interacties, ook allelopatie genoemd, komt onder verschillende

vormen voor. Zo kan het toxisch effect direct zijn, waarbij de plant fytotoxines uitscheidt

die respiratie, membraantransport, kieming en groei van andere planten kunnen

verhinderen (Bais et al. 2006). Bepaalde plantensoorten zijn deels resistent door de

afbraak van toxines in vacuolen of in gespecialiseerde weefsels, dit zijn echter

energetisch veeleisende processen die de groei van de plant belemmeren. Andere

mechanismen werken indirect en veranderen de microbiële activiteit of de chemische

eigenschappen (zoals de pH) van de bodem waardoor deze ongunstig wordt voor andere

planten. Het gaat hierbij echter niet enkel over planten van een andere soort.

Negatieve interacties binnen eenzelfde soort wordt autotoxiciteit genoemd, een gevolg

hiervan is dat de aanplanting in de buurt van eenzelfde soort leid tot het niet of minder

succesvol groeien van de plant. Dit fenomeen kan evolutionair verklaard worden aan de

hand van bijvoorbeeld klaver (Trifolium). Hierbij werd vastgesteld dat deze vrij resistent

zijn ten opzichte van woekerplanten maar dat grote clusters klaver na verloop van tijd in

aantallen en productiviteit dalen (Weston & Mathesius 2014). Beide fenomenen kunnen

toegewezen worden aan de grote productie aan fytotoxische secundaire metabolieten.

Klaver zou zich ontwikkeld hebben in de noordoostelijke mediterrane kustregio’s waar een

droog klimaat en een gebrek aan nutriënten heerste (Hancock 2005). Hierbij kan het een

competitief voordeel zijn als nieuwe planten zich niet bij reeds volwassen planten zou

ontwikkelen (Hancock, 2005). Autotoxiciteit is dus een middel om dichte populaties van

eenzelfde soort te vermijden en zo de competitie om voedingsstoffen te verkleinen om het

voortbestaan van de soort te garanderen. In sectie 2.2 wordt besproken hoe autotoxiciteit

een nadelige factor is in agrarische monoculturen.

2.1.2 Biotische factoren die de exudatie beïnvloeden

Zowel de kwantiteit als de samenstelling van de exudaten veranderen in functie van het

ontwikkelingsstadium van de plant. Er werd bij Arabidopsis gerapporteerd dat de

uitscheiding van sachariden en polyalcoholen het grootst is in de vroege

ontwikkelingsstadia en afneemt met de leeftijd. Anderzijds werd aangetoond dat de

exudatie van aminozuren en fenolen stijgt in functie van de tijd (Chaparro et al. 2013).

Hierbij werd gespeculeerd dat de kiemende planten veel sachariden uitscheiden om een

zo breed mogelijk spectrum aan bacteriën aan te trekken. Met het ouder worden van de

plant tracht de plant door het uitscheiden van fenolen en aminozuren een selectie te

maken om slechts enkele specifieke bacteriën in de rhizosfeer te hebben.


13

Ook werd vastgesteld dat er meer defensiegerelateerde proteïnen geëxudeerd worden

tijdens de bloeiperiode (De-la-Pena et al. 2008). Naast een afhankelijkheid ten opzichte

van het ontwikkelingsstadium van een plant wordt gespeculeerd dat de exudaatproductie

eveneens afhankelijk zou zijn van de naburige planten (Badri & Vivanco 2009). Zo werd

aangetoond dat de productie van glucosinolaten van Arabidopsis stijgt in aanwezigheid

van naburige planten. Bovendien steeg de productie in 1 plant evenredig met het aantal

planten per oppervlakte-eenheid. Wat aantoont dat de exudaatproductie stijgt in functie

van de plantdichtheid (Wentzell & Kliebenstein 2008)

2.1.3 Abiotische factoren die de exudatie beïnvloeden

Het wortelgestel wordt constant blootgesteld aan een variëteit van biotische en abiotische

stressfactoren aan de wortel-bodem interface. Het wortelgestel reageert hierop door het

uitscheiden van een complexe mengeling van chemische stoffen (Badri & Vivanco 2009).

Zo is aangetoond dat bodemverdichting (compactie) en milde droogte de hoeveelheid

exudaten verhoogt (Brimecombe et al. 2000). De hoeveelheid exudaten is eveneens

afhankelijk van de temperatuur, vochtigheidsgraad en hieraan gekoppeld de

zuurstofconcentratie. Zo werd aangetoond dat bij Sorgo (Sorghum) de productie van

sorgoleone maximaal was bij een temperatuur van 25-35 °C met een hoge relatieve

vochtigheidsgraad en een hoge zuurstofconcentratie. Bij een overmatige

vochtigheidsgraad met weinig zuurstof en dus een hoge CO2 of ethyleen concentratie

werd weinig tot geen sorgoleone meer gevormd (Dayan et al. 2009). Daar dit benzochinon

fytotoxische eigenschappen heeft is het dus interessant factoren zoals temperatuur en

zuurstofconcentatie op te volgen. Een ander gevolg van het tekort aan O2 is het

veroorzaken van hypoxie wat leid tot een anaerobe respiratie. Hierdoor wordt ethanol,

alanine en melkzuur geaccumuleerd. Om te vermijden dat deze fytotoxische concentraties

bereiken worden deze stoffen via het wortelgestel uitgescheiden (Badri & Vivanco 2009).

Bepaalde exudaten worden uitgescheiden met als doel de opname van metallische

micronutriënten zoals ijzer, magnesium, koper en zink te verhogen. Dit gebeurt door

chelatie van metalen die gebonden zijn aan bodempartikels, op die manier wordt de

mobiliteit en oplosbaarheid van de metalen bevorderd (Bais et al. 2006). Het zijn

voornamelijk fenolen die hiervoor verantwoordelijk zijn alhoewel organische zuren

eveneens chelatie van metalen kunnen veroorzaken, deze spelen echter een grotere rol

bij de opname van fosfor. Bij stress door een tekort aan fosfor of opneembare

fosforbronnen word de exudatie van organische zuren zoals citroenzuur, appelzuur of

oxaalzuur bevorderd. Deze complexeren het metaal waarmee het fosfaat gebonden is en

stellen zo het fosfaat vrij voor opname. De zuren worden eveneens preventief geëxudeerd

om zo de eventuele aanwezige kationen te complexeren zodat deze niet meer met fosfaat

gebonden kunnen worden (Bais et al. 2006). In aanwezigheid van Al3+, wat

aluminiumstress veroorzaakt, worden gelijkaardige componenten geëxudeerd om een

onschadelijk complex te vormen.

Naast aanwezigheid van nutriënten of toxische stoffen speelt ook de lichtintensiteit een

grote rol bij het exuderen, zo produceert de zwarte els (Alnus glutinosa) meer flavonoïden

bij verhoogde lichtintensiteit (Hughes et al. 1999). Het natuurlijk exudatiepatroon is dus

diurnaal en bovendien seizoensgebonden.


14

2.1.4 Samenstelling van exudaten

De samenstelling van exudaten kan algemeen omschreven worden als een verzameling

van ionen, anorganische zuren, zuurstof, water en primaire en secundaire metabolieten

(Bais et al. 2006). Deze laatste categorie wekt de grootste interesse aangezien deze

stoffen voor het uitscheiden van 5 tot 20 % van de fotosynthetisch gefixeerde koolstof

verantwoordelijk zijn (Marschner 1995). Naast deze exudaten met laag moleculair

gewicht, worden er in mindere mate hoog moleculaire componenten uitgestoten. Deze

bestaan voornamelijk uit polysachariden die een slijmlaag rond de wortels vormen, met

als doel de wrijving tussen het wortelgestel en de bodem te verlagen om zo de groei te

faciliteren (Bertin et al. 2003). Naast polysachariden worden ook proteïnen uitgescheiden.

Bij kiemende planten werd vastgesteld dat de exudatie voor 30 tot 40 % van de

koolstofkost verantwoordelijk is (Whipps 1990).

Tabel 1: samengestelde tabel met belangerijkste klassen binnen de wortelexudaten met een selectie aan frequent voorkomende componenten en hun functie; bronnen: (Bertin et al. 2003);(Neumann et al.

2014)

klasse

componenten

individuele componenten functie

sachariden en

polyalcoholen

glucose, fructose, mannose, maltose, trehalose,

sucrose, glycerol, inositol

creëren van een

gunstige omgeving

voor de groei van

micro-organismen

aminozuren

en amines

alanine, beta-alanine, aspartaat, glutamaat, glutamine,

glycine, leucine, isoleucine, proline, 4-hydroxyproline,

pyroglutamaat, serine, threonine, valinne, beta-

aminoboterzuur, 4-aminoboterzuur, putrescine

inhibitie van

nematoden en groei

van andere

plantensoorten

alifatische

zuren/

vetzuren

mierenzuur, azijnzuur, boterzuur, propionzuur,

maleïnezuur, citroenzuur, oxaalzuur, appelzuur,

fumaarzuur, barnsteenzuur, laurinezuur, linolzuur,

oliezuur, palmitinezuur, stearinezuur, valeriaanzuur

regulering en

inhibitie van

plantengroei

aromatische

zuren

benzoëzuur, p-hydroxybenzoëzuur, 3,4-

dihydroxykaneelzuur, p-coumarinezuur, ferulazuur,

3,4,5-trihydroxybenzoëzuur, 3,4 dihydroxybenzoëzuur,

2-hydroxybenzoëzuur, 3-(4-hydroxy-3,5-

dimethoxyfenyl)prop-2-eenzuur, 4-hydroxy-3,5-

dimethoxybenzoëzuur.

groeistimulatie of

inhibitie

(concentratie

afhankelijk)

polyfenolen flavanolen, anthocyanen groeistimulatie of

inhibitie

(concentratie

afhankelijk)

enzymen peroxidasen, glucanasen, chitinasen defensieve werking

tegen pathogene

bacteriën (De-la-

Pena et al. 2008)

sterolen campestrol, cholesterol, sitosterol, stigmasterol plantengroeiregulatie


15

2.1.5 Exudaten met betrekking tot autotoxiciteit bij aardbeien (Fragaria x

ananassa) en sla (Lactuca sativa L.)

Autotoxiciteit werd reeds vastgesteld bij een grote variëteit aan gewassen zoals bij tarwe,

gerst, sojaboon, tomaat, sla, aubergine, meloen, komkommer, citrus, watermeloen en

aardbeien (Cao & Wang 2007; Lee et al. 2006). Hierbij kan de fytotoxische werking steeds

gededuceerd worden naar enkele klassen aan componenten. Lee et al. (2006) ontdekten

dat de exudaten afkomstig van sla (Lactuca sativa) bij hergebruik van nutriëntoplossing

zonder zuivering minder bladeren met een lagere bladoppervlakte en een kleiner

drooggewicht van het wortelgestel en de scheut tot gevolg hadden. Hierbij werd een de

link gevonden met de aanwezige organische zuren in het irrigatiewater. Naast melkzuur

werden zowel de vetzuren barnsteen, adipine, palmitine, stearine -en laurinezuur als de

aromatische zuren benzoëzuur, fenylazijnzuur, kaneelzuur, p-hydroxybenzoëzuur,

ftaalzuur, vanillinezuur in het irrigatiewater teruggevonden (Asao et al. 2004; Lee et al.

2006; Neumann et al. 2014). De effecten van deze stoffen werden getest via bioassay’s

en worden weergegeven in de samenvattende tabel 2. Een studie door Frezza et al. 2005

toonde bovendien aan dat het drooggewicht en het bladoppervlak van sla gekweekt in

een floating systeem (sectie 2.2.2.3) significant lager was dan dat gekweekt in een

substraatcultuur. Of dit te wijten is aan exudaatvorming werd echter niet onderzocht.

Tabel 2: samenvattende tabel met uitgevoerde bioassays op sla (Lactuca) (Lee et al. 2006; Asao et al. 2004) waarbij de significantie bepaald werd door het interval bepaald door 3 * standaarddeviatie in rekening te brengen. Het effect wordt aangeduid met: 0= geen effect, + = positief effect, - = negatief

effect en NG= niet gemeten.

Stof concentratie

(µmol/L)

aantal

bladen

blad

opp.

versgewicht drooggewicht

scheut wortel scheut wortel

Benzoëzuur 25 0 0 0 0 0 0

50 - - - - -/0 +

100 - 0 0 0 -/0 0

200 - - - - -/0 +

400 a NG NG NG NG - NG

fenylazijnzuur 25 - 0 0 0 0 0

50 - - 0 - 0 0

100 - - - - - 0

200 - - - - - +

kaneelzuur 25 0 0 0 - 0 +

50 0 - - - - +

100 - - - - - 0

200 - - - - - +

p-hydroxybenzoëzuur 25 0 0 - - 0 +

50 - - - - +/0 +

100 - - - - -/0 +

200 - - - - -/0 +

400 a NG NG NG NG - NG

laurinezuur 25 - 0 0 0 0 +

50 - - - - 0 +

100 - - - - - +

200 - - - - - 0


16

ftaalzuur 25 - - 0 0 - +

50 0 0 0 - 0 +

100 0 0 0 - 0 +

200 - - - - - +

vanillinezuur 25 - - - - 0 0

50 - - - - 0/- 0

100 - - - - -/- +

200 - - - - -/- 0

400 a NG NG NG NG -/- NG

palmitinezuur 25 - 0 0 0 0 0

50 0 0 0 - 0 +

100 - - - - 0 -

200 - - - - - +

stearinezuur 25 - - - - 0 0

50 - 0 - - 0 +

100 - - - - - 0

200 - - - - - +

Mix van bovenstaande

stoffen (concentratie

per component)

25 - - - - - +

50 - - - - - 0

100 - - - - - +

200 - - - - - +

barnsteenzuur a

50 0

100 0

200 -

400 -

melkzuur a 50 0

100 0

200 0

400 0

adipinezuur a 50 0

100 0

200 0

400 0

a enkel getest op drooggewicht van de scheut

Uit tabel 2 blijkt dat vanillinezuur en stearinezuur de meeste negatieve effecten hebben bij

de relatief lage concentratie van 25 µmol/L. Bovendien is het opvallend dat het

drooggewicht van het wortelgestel na toedienen van de te onderzoeken stof frequent

groter is dan die van de controlegroep. Voor dit fenomeen is tot nog toe nog geen

verklaring gevonden.

Bij aardbeien werd ontdekt dat de ‘soil-sickness’ die eerder toegeschreven werd aan

bacteriën vooral te wijten is aan wortelexudaten (Cao & Wang 2007). Bij hergebruik van

nutriëntoplossing werd een verminderde groei vastgesteld (Kitazawa et al. 2005).

Kitazawa et al. 2005 voerden een GC/MS analyse uit op het recirculatiewater van een

hydrocultuur proefopstelling. Hierbij werden 5 pieken succesvol geïdentificeerd als zijnde

methyl esters van: melkzuur, benzoëzuur, barnsteenzuur, adipinezuur en p-

hydroxybenzoëzuur. Hierbij werd eveneens een bio-assay uitgevoerd waarbij aangetoond


17

werd dat bij concentraties van 50 µmol/L benzoëzuur en p-hydroxybenzoëzuur de

wortellengte van de plant significant kleiner was. Bovendien verlaagde benzoëzuur bij 50

µmol/L eveneens het drooggewicht en versgewicht van de scheut van de aardbeienplant.

Tabel 3 vat de resultaten bekomen via bioassay’s samen. Hieruit kan dan ook afgeleid

worden dat benzoëzuur het grootste toxische potentieel heeft.

Tabel 3: samenvattende tabel met uitgevoerde bioassays op aardbeien (Kitazawa et al. 2005) met significantie gestaafd via Tukey (P=0,05; n= 9)

Stof concentratie

(µmol/L)

versgewicht

(verhouding)

scheut/totale

plant

drooggewicht (verhouding) maximale

wortel-

lengte

(cm)

scheut/totale

plant

wortel/totale

plant

controle 0 0,98a 0,17a 0,07a 17,0a

melkzuur 50 0,95a 0,16a 0,06a 16,2a

100 0,88a 0,15a 0,06a 13,7b

200 0,88a 0,16a 0,07a 11,9bc

400 0,85a 0,15a 0,06a 11,4

benzoëzuur 50 0,48b 0,09b 0,03b 12,1b

100 0,42b 0,09b 0,03b 10,5b

200 0,42b 0,08b 0,03b 10,3b

400 0,36b 0,08b 0,03b 9,4c

barnsteenzuur 50 0,80a 0,14a 0,06a 16,2ab

100 0,74a 0,13a 0,04a 13,6bc

200 0,69a 0,19a 0,04a 12,5c

400 0,87a 0,16a 0,05a 11,7c

adipinezuur 50 0,70a 0,12a 0,03a 14,1ab

100 0,88a 0,15a 0,05a 12bc

200 0,74a 0,13a 0,05a 10,6c

400 0,76a 0,15a 0,05a 9,4c

p-hydroxybenzoëzuur 50 0,77a 0,14a 0,04a 11,9b

100 0,67a 0,13a 0,03a 10,8bc

200 0,77a 0,15a 0,05a 9,1c

400 0,65a 0,12a 0,04a 10,4bc

Waarden gevolgd door een andere letter dan a zijn significant verschillend van de controle

2.2 relevantie van exudaten in de hydrocultuur

De grootschaligheid van de monoculturen die nodig zijn om een hedendaags bedrijf

rendabel te houden werkt tevens de autotoxiciteit problematiek in de hand. Deze vorm

van toxiciteit komt zowel voor in de traditionele tuinbouw als bij hydrocultuur. In de

traditionele tuinbouw wordt autotoxiciteit aangewezen als een oorzaak van de

zogenaamde ‘soil sickness’ zoals deze beschreven staat voor o.a. aardbeien (Cao &

Wang 2007), snijrozen (Raviv et al. 1998) en komkommer (Huang et al. 2013).

Aanvankelijk werd gedacht dat enkel bacteriën en schimmels aan de oorsprong van dit

fenomeen lagen. De bodem werd dan ook behandeld met stoom of chemicaliën zoals

methylbromide.


18

Deze aanpak zorgde naast desinfectie ook voor een degradatie van de aanwezige

exudaten. Sinds het aan banden leggen van het gebruik van methylbromide voor

bodemdesinfectie wegens aantasting van de ozonlaag zijn er slechts enkele alternatieven

zoals het gebruik van stoom mogelijk. Een andere manier om het effect van exudaten

tegen te gaan is het werken volgens een wisselbouwprincipe. Verschillende

plantensoorten vertonen een andere gevoeligheid tegenover bepaalde exudaten. Door

een bepaalde cyclus aan te houden kan dan de tijd gelaten worden om de exudaten

bacterieel af te breken zonder in tussentijd negatieve effecten te veroorzaken (Liu et al.

2007).

Door stijgende vraag naar rendabelere voedselproductiemethoden word steeds meer met

hydroculturen geteeld. Hierdoor kan ook voedsel geteeld worden op plaatsen met minder

vruchtbare grond en is een doorgedreven automatisatie mogelijk. In een hydrocultuur kan

het voedingsmedium zijnde een nutriëntoplossing beter gemanipuleerd worden.

Desalniettemin zijn er enkele factoren die de allopathie bevorderen. Zo leent een

vloeibaar substraat zich meer tot het uitlogen van exudaten en worden de exudaten

sneller verspreid over meerdere planten. Dit aangezien de alle planten een gezamenlijke

nutriëntenoplossing delen. Ook werd aangetoond dat de exudaatproductie stijgt met de

dichtheid waarmee Arabidopsis planten bij elkaar geplant zijn (sectie 2.1.2). Indien dit

fenomeen veralgemeend kan worden, wil dit zeggen dat er een significante stijging van

exudaatvorming bij elke vorm van monoculuur plaats vindt.

Hydrocultuur plantages vergen grote volumes water, dit water wordt vervuild door de

gebruikte nutriënten en de uitgescheiden metabolieten. Het gegenereerde afvalwater (of

‘drainwater’) is moeilijk te behandelen aangezien de polluenten sterk verdund zijn (Adler

et al. 2003). Hierdoor wordt meestal in een gesloten teeltsysteem gewerkt waarbij het

drainwater gezuiverd, verrijkt en gerecirculeerd wordt. Op deze manier wordt het

waterverbruik en de lozing van vervuild water verminderd. Het waterverlies door o.a.

verdamping en omzetting in biomassa wordt dan gecompenseerd met hemelwater. Figuur

2 geeft schematisch de watercirculatie weer.

Figuur 2: flow chart proceswater in de hydrocultuur (Vercramer 2007)

Na de toevoeging van nutriënten en additieven zoals pesticiden wordt het water langs het

wortelgestel van de planten geleid. Het water (“drainwater”) wordt hierna opgevangen in

grote buffertanks om daarna gezuiverd en hergebruikt te worden. De rol van de

zuiveringsstap is hierbij cruciaal. Indien er enkele componenten niet of onvoldoende

verwijderd worden, kunnen deze accumuleren en zo eventueel een toxisch effect teweeg


19

brengen. Om een gedetailleerder beeld van het proces te creëren dient een onderscheid

gemaakt te worden tussen de verschillende uitvoeringsvormen die bestaan bij

hydroculturen (sectie 2.2.2).

2.2.1 Eigenschappen van de nutriëntoplossing

Om de invloed van exudaten op het irrigatiewater in te kunnen schatten, dient de initiële

samenstelling ervan gekend te zijn. De nutriëntenoplossing wordt immers beschouwd als

een van de belangrijkste invloeden op de groei van de plant (Trejo-téllez & Gómez-merino

1998). Hierbij dienen verschillende factoren zoals: chemische samenstelling, pH en

geleidbaarheid in rekening te worden gebracht.

2.2.1.1 Chemische samenstelling van de nutriëntenoplossing

Het samenstelling van het irrigatiewater bestaat voornamelijk uit anorganische

componenten. Om de elementaire compositie van het water te kennen, is het van belang

de essentiële elementen die de meeste planten behoeven te kennen. Deze zijn: koolstof,

waterstof, zuurstof, stikstof, fosfor, kalium, calcium, magnesium, zwavel, ijzer, koper, zink,

mangaan, molybdeen, boor, chloor en nikkel (Salisbury & Ross 1992). Met uitzondering

van koolstof en zuurstof die uit de lucht gehaald worden, dienen de meeste elementen in

de nutriëntenoplossing aanwezig te zijn. De meest eenvoudige nutriëntenoplossingen

echter bestaan slechts uit 6 componenten die in de hoogste concentratie benodigd zijn:

stikstof, fosfor, kalium, calcium, magnesium en zwavel. Deze oplossingen worden dan

eventueel nog verrijkt met micronutriënten. De 6 genoemde elementen worden

voornamelijk toegevoegd onder de volgende vorm van: NO3-, H2PO4

-, SO42-, K+, Ca2+ en

Mg2+. Doordat de plant slechts kleine hoeveelheden van deze ionen opneemt, gaat er in

een open systeem een hoog percentage aan nutriënten in het drainwater verloren. Zo

vonden Dufour & Gue (2005) dat 60% van de nutriënten in het irrigatiewater bij Anthurium

via het drainwater afgevoerd werden. In een hydrocultuur met recirculatie is dit verlies

minimaal. De concentraties van deze nutriënten zijn afhankelijk van de beoogde

nutriëntenoplossing, enkele veelgebruikte oplossingen worden weergegeven in tabel 4.

Tabel 4: concentraties aan nutriënten bij enkele veelgebruikte nutriëntenoplossingen (tabel integraal uit (Trejo-téllez & Gómez-merino 1998))

Nutriënt Hoagland & Arnon (1938)

Hewitt (1966)

Cooper (1979)

Steiner (1984)

mg/L

N 210 168 200-236 168

P 31 41 60 31

K 234 456 300 273

Ca 160 160 170-185 180

Mg 34 36 50 48

S 64 48 68 336

Fe 2,5 2,8 12 2-4

Cu 0,02 0,064 0,1 0,02

Zn 0,05 0,065 0,1 0,11

Mn 0,5 0,54 2 0,62

B 0,5 0,54 0,3 0,44


20

Mo 0,01 0,04 0,2 /

2.2.1.2 De pH van de nutriëntenoplossing

De pH in het irrigatiewater is bepalend voor de vorm waaronder de nutriënten voorkomen.

Om de toegevoegde ionen voor de plant beschikbaar te maken, dient de pH dus binnen

bepaalde grenzen te liggen. Zo slaan de zouten van Fe2+, Mn2+, PO3-4, Ca2+ en Mg2+ neer

onder alkalische omstandigheden en verminderen daardoor de opnamecapaciteit van een

plant. De optimale zuurtegraad voor de teelt van bijvoorbeeld sla en aardbeien ligt dan

ook in een pH interval van 5,5 en 6,5.

De zuurtegraad van het irrigatiewater is veranderlijk door de ongelijkmatige opname van

nutriënten door de plant. Indien een plant meer anionen dan kationen opneemt, zal deze

door de uitstoot van OH- en HCO3- ionen, de inwendige ladingsbalans in evenwicht

trachten te houden. Dit proces impliceert een pH stijging in de nutriëntoplossing en wordt

fysiologische alkaliniteit genoemd (Marschner 1995). Andere invloeden op de pH kunnen

zijn: het exuderen van organische zuren, het toevoegen van hemelwater aan het

irrigatiewater.

2.2.1.3 Geleidbaarheid van de nutriëntenoplossing

De geleidbaarheid is een belangrijke parameter die rechtstreekse betrekking heeft tot het

aantal ionen in een oplossing. Bovendien is deze waarde gecorreleerd aan de osmotische

druk. De osmotische druk geeft aan hoe sterk de plant geneigd is water op te nemen, bij

een te hoge concentratie aan zouten neemt de plant onvoldoende water op en zal dit een

vermindering in groei teweeg brengen. Het optimale gebied voor de geleidbaarheid van

de nutriëntenoplossingen voor sla een aardbeien ligt tussen 1,5 en 2,5 dS/m (1500 en

2500 µS/cm). Bij recirculatiesystemen vormt dit een probleem. Vaak stijgt de

geleidbaarheid daar tot boven deze drempelwaarde door accumulatie van ionen zoals

bicarbonaten, sulfaten en chloriden (Zekki et al. 1996). Dit wordt dan gecompenseerd

door het lozen van drainwater en het toevoegen van suppletiewater.

2.2.2 Types hydroculturen

2.2.2.1 Substraat hydrocultuur

De substraat hydrocultuur is meest verwant met het telen van planten in de bodem. Dit

met als verschil tegenover traditioneel telen dat er een nutriëntoplossing langs het

substraat vloeit. Hierdoor kan er constant een gecontroleerde toevoer van nutriënten

gerealiseerd worden. Het nadeel van dit type tegenover de verder besproken systemen is

de kanaalvorming die kan optreden wanneer de nutriëntoplossing de weg met het minst

weerstand door het substaat volgt. Dit leidt dan tot een onevenwichtige

nutriëntenverdeling waardoor het contactoppervlak tussen het wortelgestel en de

nutriëntoplossing niet optimaal is (Verhagen 2009). Bovendien is ook verstopping een

risico, de poriëngrootte is dan ook een belangrijke factor bij het kiezen van een substraat.

Veelgebruikte substraten zijn: turf, minerale wol, geëxpandeerde klei, schors, puimsteen,


21

perliet, kokos vezels en houtvezels. Alhoewel bewezen werd dat minerale wol optimaal is

voor het telen van sla wordt in België voornamelijk gekozen voor turf (Nichols 2011)

2.2.2.2 Mobile gully system (MGS)

Het mobile gully system is gebaseerd op de ‘Nutrient Film Technique’, een systeem

waarbij het irrigatiewater constant als een dunne film rond de wortels vloeit. Dit resulteert

in een kleinere stilstaande laag rondom de wortels en bevordert op die manier het

transport van nutriënten naar het worteloppervlak (Chen et al. 1997).

Het mobile gully system is een frequent gebruikte techniek in het veld van de

geautomatiseerde hydrocultuur. Het systeem is opgebouwd uit kunststof ‘goten’ waarin

aan de bovenkant op regelmatige intervallen uitsparingen voorzien zijn. Deze goten

rusten naast elkaar op een metalen constructie en maken deel uit van een

doorschuifsysteem. Aan de ene zijde worden de uitsparingen van de goten gevuld met

jonge planten (veelal in turf geplant). Met elke nieuwe goot die geplaatst wordt verplaatst

de vorige voorwaarts. Naarmate de goten verder propageren worden de aanwezige

planten ouder. Hierbij worden de goten ook steeds verder uit elkaar geplaatst om de

lichtinval van de steeds groter wordende planten stabiel te houden (Nichols 2011b). De

nutriëntenoplossing die via de zijkanten van de goten wordt toegevoerd verandert van

debiet naarmate de planten ouder worden. Dit om het algemeen waterdebiet te verlagen

(t.o.v. gelijke toevoer in elk groeistadium) en zo de actieve kool gebruikt in de zuivering

minder te belasten. Het water wordt na elke goot afgevoerd en gaat naar de zuivering. Dit

volledige proces kan geautomatiseerd worden en de goten worden na het oogsten

stelselmatig hergebruikt.

2.2.2.3 Floating Raft System (FRS)

Het floating raft system is minder complex en goedkoper dan het MGS. De groeicyclus is

ook aanzienlijk korter bij het ‘floating systeem’ dan bij planten in de volle grond geplant.

Het systeem bestaat uit polystyreen platen met uitsparingen, hierin worden jonge planten

geplant. De platen drijven in een ondiep bassin waarin het water wordt gecirculeerd. Om

de ontwikkeling van het wortelgestel te bevorderen en anaerobe respiratie (sectie 2.1.3) te

vermijden wordt lucht in het water gepompt. Hierbij wordt het water slechts weinig

gezuiverd wat kan leiden tot accumulatie van stoffen zoals N bij plantensoorten zoals

rucola (Eruca vesicaria) (Jose & Franco 2007).

2.2.3 Frequent geïmplementeerde zuiveringsprocessen

Frequent toegepaste zuiveringsmethoden in de hydrocultuur zijn gebaseerd op

zeefwerking, adsorptie en desinfectie. In een eerste stap wordt vaak gebruik gemaakt van

een snelle zandfilter waarvan de werking grotendeels op de zeefwerking berust. Hierna

wordt eventueel een langzame zandfiltratie geschakeld die door middel van microbiële

activiteit in combinatie met zeefwerking verdere afbraak van organische stoffen mogelijk

maakt. Er wordt echter vaker een beroep gedaan op een granulaire actieve kool filter met

al dan niet enige biologische activiteit. Deze is door de adsorberende werking en apolair

karakter geschikt voor het zuiveren van organische componenten. Sommige bedrijven

maken gebruik van een desinfectie door middel van UV(-C)-licht. Er is geen algemene


22

consensus over het gebruik van UV(-C) desinfectie, een verwijdering van de microbiële

activiteit in het water kan immers leiden tot een groeivertraging door het ontbreken van

symbiotische micro-organismen.

2.2.3.1 Langzame zandfiltratie

De langzame zandfilter maakt gebruik van zand als filtermedium met een korrelgrootte

tussen 0,5 en 3 mm. De afbraak gebeurt door de micro organismen die zich in de

bovenste zandlaag bevinden (Schijven et al. 2013), de kwaliteit van het effluent is dan ook

sterk onderhevig aan de hoeveelheid organismen. Het dient opgemerkt te worden dat er

bij zandfiltratie naast microbiologische activiteit ook sprake is van mechanische

afscheiding (zeefwerking) en adsorptie (Elliott et al. 2011), de effecten hiervan zijn echter

minimaal. Naast het risico op het afsterven van de micro-organismen, is er ook een

periodieke verhoging van de filterbedweerstand, waardoor de filter regelmatig (enkele

weken tot maanden) gereinigd dient te worden. Door de langzame filtratiesnelheden (0,1-

0,3 m/h) worden de meeste partikels in de bovenste laag van de filter tegengehouden,

voor de reiniging volstaat dus voornamelijk het vervangen van de bovenste laag zand

(Metcalf et al. 2004).

2.2.3.2 Granulaire actieve kool

Granulaire actieve kool (GAC) is een adsorbens die vaak gebruikt wordt voor de

verwijdering van lage concentraties aan verontreiniging in afvalwater. Dit omdat actieve

kool een groot specifiek oppervlak heeft (1000 m²/g) en zijn inwendige structuur met

macro-, meso –en microporiën uiterst geschikt is voor adsorptie. Toch heeft de adsorptie

over actieve kool enkele nadelen. Bij het adsorberen van mengsel van organische

componenten met verschillende molecuulmassa’s is er sprake van concurrentie. Dit wil

zeggen dat grotere molecules zich in grotere (macro –en micro)poriën vestigen en zo de

microporiën afschermen voor kleinere molecules. Dit resulteert in een inefficiënt gebruik

van adsorptieoppervlak en dus een verlies aan adsorptiecapaciteit (Simpson 2008). Een

ander nadeel is dat ondanks het groot specifiek oppervlak, de actieve kool na verloop van

tijd verzadigd raakt. Hierdoor dient het actieve kool na een bepaalde periode, afhankelijk

van de belasting, geregenereerd of verwijderd te worden (Simpson 2008). Doordat het

herhaaldelijk regenereren en vernieuwen van het actieve kool duur is

(1000 tot 2000 euro/ton (Babel & Kurniawan 2003)), werd de BGAC-filter ingevoerd.

Naarmate de GAC verzadigt raakt, werd vastgesteld dat het poreus oppervlak van het

GAC een goed medium vormt voor de aanhechting van biofilms. Verder werd een

significante stijging in biologische activiteit vastgesteld na aanhechting op het GAC

medium. Zo ondergaan sommige bacteriën een mutatie waarbij het aantal flagellen

toeneemt na aanhechting, dit om meer voedsel op te kunnen nemen (Cooksey 1995).

Ook ondergaan de micro-organismen door een hoge concentratie aan geadsorbeerde

nutriënten een versnelde groei (Simpson 2008). De afname in adsorberende werking van

de GAC wordt dus gecompenseerd door een toename in biologische activiteit en

vervolgens werken deze 2 processen in synergie. Hierdoor moet de actieve kool minder

frequent geregenereerd of verwijderd worden en bied de BGAC-filter een voordeel

tegenover de klassieke actieve kool filter. Yu et al. (1993) ondervonden een stijging in

groei van tomaten bij het toevoegen van AK in de buffertank van hun proefopstelling.

Hierbij werd een afname in organische componenten vastgesteld terwijl


23

nutriëntenconcentraties stabiel bleven (met uitzondering van Fe en P). Zonder de

organische componenten te identificeren werd hierbij gespeculeerd dat het om

wortelexudaten zou kunnen gaan. Bij sla (Lee et al. 2006) werd een gelijkaardig

onderzoek uitgevoerd. Er werd 2,5 g/l AK aan de opstelling toegevoegd samen met een

artificieel mengsel van 9 beschouwde wortelexudaten. Parameters zoals het aantal

bladen, bladoppervlak, versgewicht en drooggewicht van zowel de scheut als het

wortelgestel werden bepaald na 10 dagen. De bekomen data werden dan vergeleken met

planten in dezelfde omstandigheden zonder AK en planten in een nutriëntoplossing

zonder exudaten. De resultaten toonden aan dat de planten met de exudaten en AK

behandeling over het algemeen een betere groei hadden dan de planten zonder AK. Deze

vertoonden echter nog steeds een kleiner bladoppervlak en lagere versgewichten in

vergelijking met de planten zonder kunstmatig toegevoegde exudaten.

2.2.3.3 Electrodegradatie

Naast de eerder besproken methodes wordt er onderzoek gevoerd naar het verwijderen

van exudaten via electrodegradatie. Dit onderzoek beperkt zich voorlopig enkel tot het

drainwater van aardbeien. Een eerste onderzoek, uitgevoerd door Asao et al. (2008)

richtte zich op het verwijderen van benzoëzuur aangezien deze een potente autotoxische

component is (Sectie 2.1.5). Hierbij werd een nutriëntenoplossing met 400 µmol/L

toegevoegd benzoëzuur aangemaakt. Vervolgens werden gedurende 8 maanden 10

aardbeienplanten in dit medium gekweekt. Om de 2 weken werden de concentraties van

de nutriënten terug naar hun oorspronkelijke waarden gebracht en werd er telkens een

electrodegradatie gedurende 24 h uitgevoerd. Na de 8 maanden werden factoren zoals

bladoppervlak, versgewicht en drooggewicht bepaald en vergeleken met 2 controletesten.

Deze controles waren: groei onder dezelfde omstandigheden zonder elektrodegradatie en

groei in continu vernieuwd groeimedium zonder toegevoegd benzoëzuur. De resultaten

wezen uit dat er meer groei was bij het behandelde nutriëntenvloeistof dan bij de

onbehandelde. De groei was hierbij echter nog steeds lager dan bij de continu vernieuwde

nutriëntenvloeistof. Een later onderzoek (Asaduzzaman et al. 2012) wees uit dat dit

ondermeer te wijten is aan het degraderen van het Fe-EDTA complex uit de

nutriëntenvloeistof. In dit onderzoek werd supplementair Fe-EDTA na elektrodegradatie

toegevoegd en werd de elektrodegradatie minder frequent uitgevoerd. De groei bekomen

met een continu gerecirculeerd medium bedroeg 99 % van de groei in het continu

vernieuwd medium. Dit resultaat toont aan elektrodegradatie in de toekomst een

belangrijke zuiveringstechniek in de hydrocultuur kan worden.


24

2.3 Analyse van exudaten

De term wortelexudaten omvat vrij veel stoffen (sectie 2.1.4). Hierdoor zijn er dan ook een

aantal verschillende detectiemethoden die al dan niet specifiek zijn voor bepaalde types

exudaten. Zo wordt voor detectie van aminozuren gebruik gemaakt van ninhydrine om te

bepalen waar de exudaten uit het wortelgestel worden vrijgemaakt (Badri & Vivanco

2009). Hierbij groeit de plant zodanig dat het wortelgestel contact maakt met filtreerpapier,

dit filtreerpapier wordt achteraf besproeid met ninhydrine. Aangezien ninhydrine een

paarse kleurreactie met aminozuren vertoont, kan op deze wijze de locatie van de

exudatie van deze stoffen gevolgd worden (Badri & Vivanco 2009). De ninhydrine

techniek wordt echter niet op het irrigatiewater toegepast en heeft slechts een beperkt

kwalitatief vermogen.

Er bestaat eveneens een detectiemethode voor het waarnemen van moleculen met

fenolen groepen zoals bijvoorbeeld: hydroxykaneelzuur, coumarinezuur en flavanolen

(Hutzler et al. 1998). Doormiddel van “confocal laser scanning microscopy” (CLSM)

kunnen deze moleculen in en rond het wortelgestel van een plant gevisualiseerd worden.

Deze techniek is gesteund op de fluorescente eigenschappen van de fenolen. Er wordt

een laser met een golflengte afhankelijk van de te detecteren component op een

doorsnede van het wortelgestel gericht. Het door fluorescentie geëmitteerde licht komt

vervolgens op het objectief terecht en kan zo waargenomen worden. Figuur 3 toont een

CLSM opname van een weefsel uit het wortelgestel van Equisetum ook paardenstaart

genoemd. Hierbij is het blauwe emissielicht afkomstig van cafeïnezuur (3,4-

dihydroxykaneelzuur), het groene licht is afkomstig van styrylpyron (3-[(E)-2-Phenylvinyl]-

2H-pyran-2-one.

Figuur 3: CLSM opname van overlangse doorsnede van weefsel uit het wortelgestel van Equisetum

(Hutzler et al. 1998)

Hetzelfde principe kan toegepast worden op het afvalwater, door middel van

fluorescentiemetingen kan dan per excitatiegolflengte de intensiteit van de

emissiegolflengte bepaald worden). De bekomen excitatie emissie matrix (EEM) wordt

gebruikt om het type stof en eventueel ook om de kwantiteit van de stof te bepalen. Om

meer gedetailleerde informatie te verkrijgen dienen dan ook andere meetmethoden

aangewend te worden. Hierbij worden analyses met behulp van: GC/MS (Asao et al.

2003; Neumann et al. 2014; Bertin et al. 2003; Yu et al. 1993; Lee et al. 2006; Fan et al.

1997) en NMR spectrometrie (Fan et al. 2001) in de literatuur beschreven.


25

2.3.1 Fluorescentiemeting

Fluorescentie excitatie-emissie matrix (EEM) spectroscopie is een techniek die reeds

gebruikt werd voor het bestuderen van opgeloste organische stoffen afkomstig uit

verschillende bronnen (Escudero et al. 2014). Door de aanwezigheid van verschillende

gelijkaardige fluorescente componenten is het vaak niet mogelijk om EEM spectra met

duidelijk geïsoleerde pieken te bekomen (Chen et al. 2003). Het opmeten van een EEM

levert meer data op dan bijvoorbeeld het scannen van verschillende emissiegolflengtes bij

een vaste excitatiegolflengtes. Door deze vele informatie zijn EEM spectra (figuur 4; links)

vaak moeilijk te interpreteren. Hierbij werden deze pieken vaak visueel geïdentificeerd

daarentegen staat het gebruik van “multivariate data analysis”, een relatief recente

ontwikkeling (Stedmon & Bro 2008). Een van deze analysetechnieken is de “parallel factor

analysis” (PARAFAC), het gebruik hiervan maakt het mogelijk om de individuele

fluorescentie fenomenen te analyseren (Bro 1997). De PARAFAC analyse maakt het

mogelijk een datareeks van de 3e orde (staal excitatiegolflengte emissiegolflengte)

om te zetten in een set 3d grafieken zoals weergegeven op figuur 4. Deze 3d grafieken

stellen de fluorescentie van de afzonderlijke componenten voor. Door vervolgens de

maximale fluorescentie over de tijd te volgen, kunnen de relatieve kwantiteiten per stof

doorheen de verschillende stalen opgevolgd worden.

Figuur 4: EEM datareeks van de 3e orde (staal excitatiegolflengte emissiegolflengte) (links)

ontbonden in 5 PARAFAC componenten (rechts) (Murphy et al. 2013)

EEM fluorescentie spectroscopie werd reeds gebruikt voor het bepalen van exudaten van

de tomaat (Escudero et al. 2014). Hierbij werden humuszuren en aromatische aminozuren

in het drainwater gedetecteerd (Escudero et al. 2014).

2.3.2 GC/MS analyse van exudaten

Om de exudaten in een waterstaal kwalitatief te karakteriseren wordt steeds een

intensieve voorbehandeling toegepast. Deze kan opgesplitst worden in drie stappen:

opconcentreren, fractioneren en derivatiseren.

De eerste stap wordt uitgevoerd door het waterstaal over een adsorbens te sturen.

Nadien worden de componenten terug gedesorbeerd in een kleiner volume methanol (Lee

et al. 2006) of een mengsel van methanol en NaOH (Yu et al. 1993; Asao et al. 2003). De

keuze van het absorbens is belangrijk want enkel de weerhouden componenten worden

immers uiteindelijk gemeten. Hiervoor wordt of actieve kool (Lee et al. 2006; Asao et al.

2003) of XAD-4 hars (Lee et al. 2006) gebruikt. XAD-4 is een vernet polystyreen hars


26

onder de vorm van korrels (afmetingen 0,49 tot 0,69 mm) zonder ingebouwde functionele

groepen (Haas 2001). Dit hars wordt frequent gebruikt voor het verwijderen van vetzuren

met een relatief lage molaire massa (Aiken et al. 1992).

Het bekomen methanol extract wordt vervolgens onder verlaagde druk en bij lage

temperatuur uitgedampt. Hierna wordt het residu opgelost in water en geëxtraheerd met

di-ethylether bij pH 2. Na indampen van het di-ethylether worden de componenten in het

staal gesilyleerd. Dit om eventuele reacties tussen de silanolgroepen in de GC-kolom en

de hydroxylgroepen van de exudaten tegen te gaan. Tenslotte volgt de GC/MS meting

waarbij de verschillende stoffen geïdentificeerd kunnen worden.

Via GC/MS kunnen eveneens kwantitatieve resultaten bekomen worden. Fan et al. (1997)

onderzochten manieren om wortelexudaten te analyseren via GC/MS. Hierbij werd het

waterstaal gevriesdroogd om dit gevriesdroogde residu vervolgens rechtstreeks te

silyleren met N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA). Door gebruik te maken

van zuivere stoffen werden voor de verschillende stoffen ijklijnen opgesteld. De

piekoppervlakken van het gemeten staal werden vervolgens vergeleken met de ijklijnen

om zo een kwantitatief resultaat te bekomen.

2.3.3 Nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie

NMR spectroscopie is een techniek waarbij die de structuur van een molecule bepaald

kan worden door de interactie van het magnetisch veld van een atoomkern met een

uitwendig aangelegd magnetisch veld. Hierbij ontstaan verschillende energieniveaus.

Door elektromagnetische straling door het atoom te sturen kunnen deze energieniveaus

overbrugd worden, dit zorgt voor een resonantie en dus gedeeltelijke absorptie van de

ingestuurde straling. Bij 1H NMR spectroscopie wordt de resonantie van protonen

bepaald. Aan de hand van het gemeten spectrum kan dan het aantal waterstofatomen per

koolstofatoom bepaald worden. Hierdoor kan uiteindelijk de structuur van een onbekende

stof achterhaald worden. Deze techniek werd samen met GC/MS gebruikt voor de

bepaling van complexvormende exudaten bij gerst (Hordeum vulgare) door Fan et al

(1997).


27

3 Materiaal en methoden

3.1 Overzicht staalname en uitgevoerde metingen

De staalname gebeurde in samenwerking met het proefstation voor de groenteteelt in

Sint-Katelijne-Waver (PSKW). In het totaal werden stalen op 8 bedrijven genomen (zie

Tabel 5). Deze bestonden uit 10 L gerecirculeerd water waarbij indien een staal voor en

na de zuiveringsinstallaties genomen werd (indien aanwezig). Hierbij ging extra aandacht

uit naar het staal PSKW1 waarbij een afname in groei en kwaliteit van sla in functie van

de tijd waargenomen werd. Alle stalen werden bewaard bij 5 °C en na het meten van de

geleidbaarheid en pH aangezuurd met HCl (3 mol/L) tot een pH van 2. Dit om bacteriële

afbraakreacties te vermijden.

Tabel 5: overzichtstabel staalnamen met PSKW = stalen afkomstig uit het proefstation Sint-Katelijne-Waver

staalcodering teelt plant teelt type plaats staalname uitgevoerde

analyses

bedrijf 1 Voor

Na

aardbeien substraat-

teelt

voor en na snelle

zandfiltratie en UV

ontsmetting

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

bedrijf 2 Voor

Na

sla MGS voor en na actieve

kool filtratie

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

bedrijf 3 Voor

Na


kool filtratie

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

PSKW 1

sla FRS geen zuivering

aanwezig

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

PSKW 2 Voor

Na


kool filtratie

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

bedrijf 4 Voor

Na


kool filtratie

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

bedrijf 5 Voor

Na


kool filtratie

pH; conductometrie

UV/Vis;COD;

GC/MS; HPLC; EEM

bedrijf 6 sla MGS voor actieve kool

filtratie

Kolomtest

GC/MS

3.2 Kwalitatieve analyse via GC/MS

3.2.1 Extractie en opconcentreren van het staal

Na neutraliseren (pH 7) met behulp van NaOH werd een ‘solid phase extraction’ (SPE) op

8 L staal uitgevoerd door middel van een kolom met XAD-4 hars. De extractie werd

uitgevoerd in een kolom (Figuur 5) met een bedvolume van 50 mL met een debiet van


28

31,25 mL/min wat resulteert in een verblijftijd van 1,6 minuten zoals in de literatuur

voorgeschreven (Lee et al. 2006).

Figuur 5: 2 SPE kolommen met XAD-4 hars na extractie

Bij het extraheren werd met intervallen van 2,5 L een staal van het effluent genomen dit

om een beeld te krijgen van de efficiëntie van de extractie door middel van COD, UV/Vis

(padlengte= 1cm) en fluorescentie metingen. Na de extractie werd het hars overgebracht

in een beker en 5 maal gedurende 10 minuten gesuspendeerd in telkens 90 mL methanol

(HPLC-grade). Vervolgens werd het methanol uitgedampt bij 40°C onder verlaagde druk,

het bekomen concentraat werd opgelost in 20 mL H2O gevolgd door een fractionering. De

fractionering ging door in een scheitrechter waarin de oplossing gebracht werd. De

oplossing werd aangezuurd tot pH 2 d.m.v. HCl (2 mol/L) en geëxtraheerd met 3 maal 20

mL di-ethylether. Hetzelfde werd uitgevoerd bij pH 7 en pH 12 door toevoeging van NaOH

(3 mol/L). De bekomen fracties werden uitgedampt bij opnieuw 40 °C onder verlaagde

druk. 1 mL van het bekomen concentraat werd overgebracht in een flesje met conische

bodem en uitgedampt onder droge omstandigheden. Het staal werd na elke tussenstap

bewaard bij 5 °C.

3.2.2 Derivatisatie en GC/MS meting

Het bekomen volledig droge concentraat werd vervolgens gederivatiseerd door het

toevoegen van 100 µL N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA) en gedurende 1

h bij kamertemperatuur te plaatsen. Hierna werd de gederivatiseerde oplossing gemeten

via GC/MS met de in Tabel 66 weergegeven parameters en met een HP5 (5% fenyl-

gesubstitueerd methyylpolysiloxaan) capillaire kolom met een lengte van 30 m, inwendige

diameter van 0,25 mm en een filmdikte van 0,25 µm (Lee et al. 2006). De bekomen

spectra werden vervolgens met de Nist 98.1 bibliotheek vergeleken voor identificatie van

de componenten.


29

Tabel 6: meetparameters GC/MS

parameter waarde

He debiet (cm/s) 34

split ratio splitless

injector T (°C) 280

oven T1 (°C) 80 (1 min hold)

gradiënt 1 (°C/min.) 10

oven T2 (°C) 160


oven T3 (°C) 235


oven T4 (°C) 280 (5 min. hold)

detector T (°C) 200

Ionisatie voltage (eV) 70

3.3 Chemische zuurstofverbruik (COD) De COD werd spectrofotometrisch bepaald door het toevoegen van K2Cr2O7 waarbij de

overmaat aan Cr3+ gedetecteerd kan worden. Hierbij werd m.b.v. glucose een ijklijn

aangemaakt die equivalent is aan een zuurstofconcentratie tussen 50 en 1000 ppm. Er

werd 4,00 mL standaard of onbekende samen met 1 mL AgNO3 in een vuurvaste

afsluitbare proefbuis gebracht. Vervolgens werd 2,00 mL K2Cr2O7 (0,0500 mol/L) en 6 mL

van 10 g AgSO4/ L geconcentreerd H2SO4 toegevoegd. De afgesloten proefbuis werd dan

gedurende 2 h bij 150 °C geplaatst. Na afkoelen werden deze gecentrifugeerd (2 min bij

3000 t/min) en hierna werd de absorbantie bij 595,5 nm opgemeten. Elk staal werd 3 maal

gemeten.

3.4 Actieve kool kolomtest

De kolomtest bestond uit een reëel staal (Bedrijf 6; Tabel 5) die over een actieve kool

kolom met gekend bedvolume werd gestuurd. De verblijftijd werd hierbij gebaseerd op de

praktische waarde van 30 min die aangeraden wordt in de hydrocultuur teelt. Er werd een

kolom opgesteld met een bedvolume van 357,1 cm³ en het water werd met een s van

0,711 L/h (1 m/h) over de kolom gestuurd. Door het minimum staalvolume van 8 L, nodig

om een GC/MS screening uit te voeren, werd er telkens over 11 h staal genomen.

3.5 Fluorescentie spectroscopie

Er werd op de stalen staal van bedrijf 1 t.e.m. bedrijf 5 en eveneens op de stalen na 2,5

en 7,5 L afkomstig uit de extractietap een fluorescentie meting uitgevoerd. Dit omdat

bepaalde componenten zoals aminozuren en flavanolen fluorescente eigenschappen

hebben. Door licht met een bepaalde golflengte op deze stoffen te sturen worden deze

moleculen geëxciteerd en zenden deze licht met een grotere golflengte dan het

ingezonden licht uit. Door bij elke excitatiegolflengte de intensiteit van het geëmitteerd

licht per emissiegolflengte te bepalen wordt een excitatie emissie matrix (EEM) opgesteld.

Door deze metingen uit te voeren op stalen voor en na zuivering kan de verwijdering van

bepaalde stoffen bepaald worden. Hierbij werd elk staal verdund zodat de absorbantie bij


30

254 nm maximaal 0,3 bedroeg, dit om het inner filter effect te vermijden. Bovendien werd

het Raman spectrum van water als blanco opgenomen. De parameters die bij deze

metingen gebruikt werden staan beschreven in tabel 7. Tot slot werd deze data verwerkt

met parallel factor analysis (PARAFAC) via de drEEM toolbox in matlab (Murphy et al.

2013).

Tabel 7: parameters voor EEM metingen, zowel voor de 3D-fluorescentie-als voor de 2D-Raman-scan

parameter fluorescentie scan (3D) blanco raman scan (2D)

excitatiegolflengte 220-450 nm met 5 nm stappen 350 nm

emissiegolflengte 280-600 nm met 1 nm stappen 365-450 met 0,2 nm stappen

excitatie-spleetbreedte (nm) 5 5

excitatie-spleetbreedte (nm) 5 5

gevoeligheid Hoog hoog

scansnelheid heel snel snel

responstijd (s) 0,25 0,25

sampling interval (nm) 1 0,2

3.6 Kwantitatieve bepaling van benzoëzuur via HPLC -DAD De concentratie aan benzoëzuur in het waterstaal werd bepaald door middel van een

HPLC meting. Hierbij werd het staal vooraf gefilterd om eventuele vaste partikels te

verwijderen en verstopping van de sample loop of kolom te vermijden. De scheiding

verliep isocratisch met een eluens bestaande uit acetonitrile/H2O (40/60) die doormiddel

van H3PO4 op een pH van 2 gebracht werd. Het volume ingebracht staal bedroeg 200 µL

en er werd gebruik gemaakt van een AlltimaTM C18 kolom van AlltechTM. Als detector werd

een diode array detector gebruikt, deze laat toe verschillende golflengten tezelfdertijd op

te meten. De eigenlijke meting verliep bij 233 nm. De scheiding werd uitgevoerd bij een

flow rate van 1 mL/min.


31

4 Resultaten en bespreking

4.1 pH en geleidbaarheid van het irrigatiewater

Om een beeld te krijgen van de zuurtegraad, de concentratie aan ionen en de invloed van

de zuiveringsinstallatie op deze parameters, werd telkens de pH (Figuur 6) en

geleidbaarheid (Figuur 7) gemeten.

Figuur 6: pH van het circulerende irrigatiewater voor en na zuivering

Figuur 7: geleidbaarheid van het circulerende irrigatiewater voor en na zuivering

Op figuur 6 is te zien hoe de pH van het irrigatiewater met enkele uitzonderingen hierop

telkens in het optimale interval tussen 5,5 en 6,5 ligt (sectie 2.2.1.2). Uitzonderingen

hierop zijn de stalen afkomstig uit de kweek van aardbeien op substraat en de stalen van

het floating raft system. Dit kan eventueel toegeschreven worden aan de fysiologische

alkaliniteit en zou een verminderde groei teweeg kunnen brengen.

0 0,5

1 1,5

2 2,5

3 3,5

4 4,5

5 5,5

6 6,5

7 7,5

Bedr.1 (substr. Aard.)

Bedr.2 (MGS sla)

Bedr.3 (MGS sla)

Bedr.4 (MGS sla)

PSKW 1 (FRS sla)

PSKW 2 (MGS sla)

Bedr.5 (MGS sla)

pH

voor zuivering

na zuivering

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3


Bedr.2 (MGS sla)

Bedr.3 (MGS sla)

Bedr.4 (MGS sla)

PSKW 1 (FRS sla)

PSKW 2 (MGS sla)

Bedr.5 (MGS sla)

Ge

leid

baa

rhei

d (

dS/

m)

voor zuivering

na zuivering


32

Figuur 7 toont hoe de geleidbaarheid bij de meeste stalen in het ideale gebied tussen 1,5

en 2,5 dS/m ligt waarbij optimale groei optreedt. Uitzonderingen hierop zijn de stalen 1 en

2 afkomstig uit de aardbeienteelt die onder het ideaal gebied liggen. De stalen PSKW 1

en PSKW 2 evenals het staal bedrijf 5 na zuivering liggen boven de drempelwaarde van

2,5 dS/m. Deze resultaten bevestigen dat er een mogelijk problematische accumulatie

van zouten in het water plaatsvindt. Op zowel figuur 6 als 7 valt eveneens te zien hoe de

actieve koolfiltratie geen significant verschil maakt in pH of geleidbaarheid. Dit is te

verklaren doordat actieve kool, een apolair adsorbens, geen of weinig ionen adsorbeert.

4.2 UV/Vis spectra van het irrigatiewater

Door het opmeten van de UV/Vis spectra kan bepaald worden of er een procentuele

afname van lichtabsorberende componenten meetbaar is. Hierbij wordt voornamelijk

gedacht aan aromaten aangezien hun geconjugeerde dubbele bindingen een absorbantie

boven de 200 nm kunnen veroorzaken. In de figuren 5 en 6 wordt nagegaan hoe de

verhoudingen tussen de verschillende stalen afkomstig van voor de zuivering zijn.

Figuur 8: UV/Vis spectra voor zuivering

Figuur 9: UV/Vis spectra na zuivering

0

0,5

1

1,5

2

2,5

230 280 330 380 430

abso

rban

tie

golflengte (nm)

Bedr.1 (substr. aard.) Bedr.2 (MGS sla) Bedr.3 (MGS sla) Bedr.4 (MGS sla) PSKW1 (FRS sla)

PSKW2 (MGS sla) Bedr.5 (MGS sla)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

230 280 330 380 430

abso

rban

tie

golflengte (nm)

Bedr.1 (substr. aard.)

Bedr.2 (MGS sla)

Bedr.3 (MGS sla)

Bedr.4 (MGS sla)

PSKW2 (MGS sla)

Bedr.5 (MGS sla)


33

Figuur 8 toont opmerkelijke onderlinge verschillen in absorbantie waarbij het staal

afkomstig van bedrijf 5 algemeen laagste absorbantie met een opvallende piek bij 300,5

nm vertoont. Hierna volgt het staal uit het floating raft system wat in tegenstelling is met

de verwachte hogere absorbantie in een systeem waar minder zuivering aanwezig is. Na

de zuiveringsstap is de verhouding tussen de verschillende stalen gelijkaardig met bij

bedrijf 5 opnieuw een piek die bij 300,5 nm zichtbaar is. Om na te gaan of de toegepaste

zuiveringsstap effectief een verwijdering van UV absorberende aromaten teweeg brengt

wordt een differentieel absorptiespectrum (DAS) opgesteld (figuur 7). Hierbij wordt het

verschil genomen van de absorbantie voor de zuiveringsbehandeling met deze na de

zuiveringsbehandeling.

Figuur 10: DAS spectra van de verschillende bedrijven

Op de figuur 10 valt op dat de zuiveringsstap niet steeds een verlaging aan UV-

absorberende componenten teweeg brengt. Zo is bij de stalen van de bedrijven 1, 2 en 5

de absorbantie gestegen. Bij de stalen waar wel een verwijdering bekomen werd is deze

vrijwel verwaarloosbaar t.o.v. de totale absorbantie. Er dient echter te worden

beklemtoond dat het om zeer kleine verschillen in absorbantie gaat, en dat de

meetonzekerheid significant kan zijn.

4.2.1.1 Opvolging extractie voor kwalitatieve metingen

Om de kolom-extractie die op de stalen werd uitgevoerd op te volgen werd van het

effluent om de 2,5 L een staal genomen voor UV/Vis en COD-bepaling (sectie x). Op

Figuur 11 zijn de UV/Vis spectra van de stalen van bedrijf 3 te zien. Hierop staan de

spectra van de stalen voor extractie en die van het effluent na extractie van 2,5 L.


34

Figuur 11: UV/Vis spectra van bedrijf 3 voor en na actieve kool behandeling met het effluent van de

kolomextractie na 2,5 L staal over de kolom gebracht.

Uit figuur 11 kan besloten worden dat voornamelijk de componenten met een

absorberend karakter tussen 250 en 310 nm op het hars achterblijven. Verder kan ook

afgeleid worden dat de componenten niet integraal door het hars geadsorbeerd worden.

Dit aangezien het effluent nog een duidelijk zichtbare afwijking in het spectrum vertoont.

Hieruit kan dan geconcludeerd worden dat het meten van de op het hars geadsobeerde

componenten geen correct kwantitatief beeld van dit staal kan opleveren.

Om op te volgen hoe de samenstelling van het effluent verloopt werden stalen na 2,5; 5

en 7,5 h genomen. Dit om de extractietijd eventueel in te korten indien het extractiehars

doorbraak vertoont na een bepaald volume. Hierbij werd eveneens een DAS opgesteld

waarbij de spectrum van het effluent van de extractiekolom werd afgetrokken van het

spectrum van het influent (Figuur 12; Figuur 13).

Figuur 12: DAS spectrum van onbehandeld irrigatiewater (bedrijf 3)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

200 300 400 500 600 700 800

Ab

sorb

anti

e

golflengte (nm)

onbehandeld irrigatiewater

irrigatiewater na actief kool behandeling

staal na actief kool, effluent na 2,5 L door hars

Onbehandeld staal, effluent na 2,5 L door hars

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

230 380 530 680

Δ (

on

beh

and

eld

sta

al v

oo

r ex

tr.

- o

nb

ehan

del

d s

taal

na

extr

.)

golflengte (nm)

effluent na 2,5 L

effluent na 5 L

effluent na 7,5 L


35

Figuur 13: DAS spectrum van irrigatiewater na actieve kool behandeling (bedrijf 3)

Zowel figuur 12 als 13 vertoont een verwijdering die geen verband lijkt te hebben met het

over de kolom gebrachte volume. Indien het hars verzadigd zou raken na een bepaald

volume, zou dit resulteren in een kleinere afwijking op het DAS spectrum. Het spectrum

na 7,5 L zou dan op de x-as liggen er is dan geen verschil tussen het influent en het

effluent. Dit is echter niet het geval, dit wil zeggen dat na 7,5 L te extraheren het hars nog

steeds componenten uit het afvalwater absorbeert. Indien de analysemethode verkort zou

worden door minder water over het hars te brengen zouden er minder componenten op

het hars aanwezig zijn. Dit zou mogelijk het detecterend vermogen van de meetmethode

verzwakken. Verder is op te merken dat naast een verwijdering binnen het verwachte

gebied bij lage golflengten er ook een verwijdering lijkt te zijn van 1 of meerdere

componenten bij een golflengte van 590 nm. Doordat de resultaten van andere stalen

(buiten de piek op 590 nm) analoog zijn worden deze niet in de resultaten en bespreking

opgenomen.

4.3 Chemisch zuurstofverbruik (COD)

Het chemisch zuurstofverbruik is een maat voor de hoeveelheid organische componenten

die zich in een staal bevinden. Door dit van elk staal voor en na actieve kool filtratie te

bepalen wordt een beeld geschept van de effectiviteit van de gebruikte behandeling ten

aanzien van organische componenten. Hierbij moet opgemerkt worden dat de

hoeveelheid organische componenten niet gelijk is aan de hoeveelheid exudaten. Er

kunnen eventueel ook organische componenten in het suppletiewater of in de

toegevoegde nutriënten aanwezig zijn. De COD waarden van de verschillende stalen

wordt weergegeven in figuur 14. Bij het staal PSKW 1 is geen zuivering aanwezig,

hierdoor wordt daar slechts 1 waarde weergegeven.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

230 380 530 680 Δ(a

ctie

f ko

ol b

ehan

del

d s

taal

vo

or

extr

.-

acti

ef k

oo

l beh

and

eld

st

aal n

a ex

tr.)

golflengte (nm)

effluent na 2,5 L

effluent na 5 L

effluent na 7,5 L


36

Figuur 14: COD waarden van de verschillende stalen met hun 95 % betrouwbaarheidsintervallen

Opmerking: het staal van bedrijf 1 werd slechts 1 maal gemeten en heeft hierdoor geen 95 % interval

Uit figuur 14 kan besloten worden dat de stalen uit bedrijf 1 en PSKW 1 met het FRS de

hoogste hoeveelheden organische componenten hebben. Dit ligt in de lijn van de

verwachtingen aangezien deze 2 stalen de minste zuivering ondergaan. Dit kan deels een

verklaring zijn op de vraag waarom het FRS een groeivermindering in de loop van de tijd

teweeg brengt. Ook wordt een opmerkelijk hogere COD waarde opgemeten voor het staal

na actieve kool filtratie afkomstig van bedrijf 5. Dit resultaat bevestigd het DAS spectrum

(Figuur 10) waarin wordt vastgesteld dat er meer UV absorberende componenten in het

staal na actieve kool filtratie zit. Algemener kan nu gesteld worden dat de concentratie

aan organische componenten gestegen is. Dit zou een gevolg kunnen zijn van het

uitspoelen van vaste deeltjes uit de actieve kool filter. De resultaten van de andere

bedrijven tonen echter geen significant verschil tussen het irrigatiewater voor en na

actieve kool filtratie. Dit impliceert dat de actieve kool behandeling ineffectief is voor het

verwijderen van organische koolstof. Er dient echter rekening te worden gehouden met

het feit dat de algemene COD waarden van de stalen uit bedrijven met actieve kool

filtratie lager liggen dan deze zonder. Dan kan de schijnbare ineffectiviteit van de filtering

verklaard worden door een te grote meetonzekerheid of doordat de filters die effectief

waren reeds verzadigd waren op het moment van de staalname.

Om de uitgevoerde kolomextractie nodig voor een GC/MS meting op te volgen werden

naast UV/VIS spectra ook COD metingen opgenomen. Hierbij werd effluent afgenomen

na 2,5 en 7,5 L staal over de kolom gebracht te hebben. De resultaten hiervan worden

afgebeeld op figuur 15 voor de stalen die geen zuivering ondergaan hebben en op figuur

16 voor de stalen na zuivering. Dit met uitzondering van bedrijf 1 waarvoor geen COD

metingen op het effluent van de extractiekolom uitgevoerd werden.

0

100

200

300

400

500

600

700

800


Bedr.2 (MGS sla)

Bedr.3 (MGS sla)

Bedr.4 (MGS sla)

PSKW 1 (FRS sla)

PSKW 2 (MGS sla)

Bedr.5 (MGS sla)

CO

D (

pp

m O

2)

Voor zuivering

Na zuivering


37

Figuur 15: COD waarden van het effluent van de stalen voor zuivering na 2,5 en 7,5 L over de

extractiekolom te hebben gebracht

Figuur 16: COD waarden van het effluent van de stalen na zuivering na 2,5 en 7,5 L over de

extractiekolom te hebben gebracht

De figuren 15 en 16 tonen aan dat er voor geen enkel staal, met uitzondering van

PSKW1, een doorbraak van de extractiekolom is. Dit doordat er geen significant verschil

is tussen de COD waarde van het effluent na 2,5 en na 7,5 L. De aanwezigheid van een

doorbraak bij het staal afkomstig van PSKW1 kan verklaard worden door de

aanwezigheid van een grotere concentratie aan organische stoffen in het staal (Figuur

14).

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Bedr.2 (MGS sla)

Bedr.3 (MGS sla)

Bedr.4 (MGS sla)

PSKW 1 (FRS sla)

PSKW 2 (MGS sla)

Bedr.5 (MGS sla)

CO

D (

pp

m O

2)

effluent na 2,5 L

effluent na 7,5 L

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Bedr.2 (MGS sla)

Bedr.3 (MGS sla)

Bedr.4 (MGS sla)

PSKW 2 (MGS sla)

Bedr.5 (MGS sla)

CO

D (

pp

m O

2)

effluent na 2,5 L

effluent na 7,5 L


38

4.4 Karakterisering van wortelexudaten via GC/MS

Na het desorberen, fractioneren en derivatiseren (sectie 3.2.2) van de verschillende

stalen, werden deze via GC/MS geanalyseerd. Hierbij werden de relevante componenten

van de stalen voor en na zuivering getabelleerd. Onder relevante componenten worden

de carboxylzuren, alcoholen, aromaten, aminozuren en eiwitten beschouwd. Enkel de

stalen afkomstig uit de zure fractie (pH 2; sectie Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.)

werden volledig geanalyseerd. Dit doordat zich in deze fase de meeste exudaat-

gerelateerde stoffen bevinden (Lee et al. 2006). Hierbij worden enkel de stoffen die

relevant zijn in de context van wortelexudaten weergegeven (bepaald volgens sectie

2.1.4). Dit wil tevens zeggen dat stoffen zoals siloxanen (afkomstig van de GC-kolom) en

gebutyleerd hydroxytolueen (stabilisator di-ethylether) niet worden gerapporteerd.

4.4.1 Bedrijf 1 (aardbeien op substraat)

De beschreven stoffen voor aardbeien zijn: melkzuur, benzoëzuur, barnsteenzuur,

adipinezuur en p-hydroxybenzoëzuur. Tabel 8 geeft aan dat er voor zuivering er geen van

de te verwachten exudaten in het waterstaal voor gedetecteerd werden. Er worden echter

veel niet eerder toegewezen stoffen geïdentificeerd. Dit kan verklaard worden door de

aard van de stalen. Het onderzoek naar wortelexudaten liep tot nu toe steeds op

laboschaal over relatief korte termijn. De werkelijke omstandigheden zijn veel complexer

met meer planten en invloeden van buitenaf. Zo is er bijvoorbeeld het toegevoegde

hemelwater en de toegevoegde insecticide –en herbiciden die een andere microbiële

activiteit teweeg kan brengen. Dit brengt dan weer het uitscheiden van andere exudaten

met zich mee. Hierbij valt op dat er veel vetzuren in het waterstaal aanwezig zijn, deze

worden in de literatuur beschreven als groeiregulatoren en kunnen dus mogelijk een

autotoxisch potentieel hebben. Verder bevat het staal ook enkele difenolen (catechol en

resorcinol). Over catechol is reeds bekend dat bij contact met lucht benzoquinone

gevormd wordt, deze vertoont een antibacteriële werking (Meerungrueang &

Panichayupakaranant 2014). Kaneelzuur speelt mogelijk eveneens een grote rol in dit

staal, uit studies is immers gebleken dat dit zuur een inhibitie teweeg brengt bij de groei

van de komkommer (Weiguang et al. 2002). Ook bij sla heeft deze stof een inhiberende

werking.

Het spectrum van de GC/MS meting na snelle zandfiltratie en UV behandeling bevat meer

in de literatuur beschreven stoffen (Tabel 8). Zo bevat het staal melkzuur en

barnsteenzuuranhydride. Dit anhydride kan gevormd zijn door de warmte-energie die

toegevoegd werd voor het uitdampen van het staal. De meeste vetzuren die voor

zuivering voorkwamen blijven echter nog in het staal aanwezig. Er kan immers wel

vastgesteld worden dat de difenolen na zuivering niet meer gedetecteerd worden. Dit kan

eventueel een gevolg zijn van de toegepaste UV behandeling.


39

Tabel 8: gedetecteerde stoffen (via Nist 98.1) met relevantie t.o.v. autotoxiciteit bij aardbeien met links stalen voor zuivering en rechts na zuivering via snelle zandfiltratie en UV-behandeling (grijs

gearceerde componenten zijn voor beide stalen gemeenschappelijk)

RT (min.)

component (IUPAC + triviale naam) % RT

(min.) component (IUPAC + triviale naam) %

5.23 propaandizuur (= malonzuur) 0.02 5.07 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (= melkzuur) 0.26

5.36 octaanzuur (= caprylzuur) 0.01 6.13 ethaan-1,2-diol (= ethyleen glycol) 0.54

7.58 octaanzuur (= caprylzuur) 0.06 6.5 3-Methoxyestra-1,3,5(10),15-tetrene-17-one 0.55

8.39 benzeen-1,2-diol (= catechol) 0.16 7.14 4α,5-dimethyl-1,2,3,4, 4α,5,6,7-octahydro-7-keto-3-isopropenylnaftaleen (= nootkaton)

0.03

9.44 benzeen-1,3-diol (= resorcinol) 0.14 7.27 oxolaan-2,5-dion (barnsteenzuuranhydride) 0.08

10.5 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.26 7.58 octaanzuur (= caprylzuur) 0.02

14.73 Tridecaanzuur 0.57 7.81 propaan-1,2,3-triol (= Glycerol) 0.06

14.89 3-(4-hydroxy-3-methoxyfenyl)prop-2-eenzuur (= ferulazuur)

0.47 8.49 2-Oxopentaanzuur 0.03

15.03 3-(4-hydroxyfenyl)propionzuur 0.54 8.66 2,5-dimethoxy-2-hydroxy-2-fenylethaanzuur (= 2,5-dimethoxy amandelzuur)

0.56

15.56 benzeen-1,4-dicarbonzuur (= tereftaalzuur) 0.44 10.43 (2R,3S,4S)-2,3,4,5-tetrahydroxypentanal (= arabinose) 0.17

16.45 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.61 14.11 S-2-amino-3-hydroxypropaanzuur (= serine) 0.01

17.68 Pentadecaanzuur 0.66 15.03 3-(4-hydroxyfenyl)propionzuur 0.03

18.18 Tridecaanzuur 0.82 15.56 benzeen-1,4-dicarbonzuur (= tereftaalzuur) 0.06

19.27 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.41 15.61 nonaandizuur (= Azelaïnezuur) 0.04

19.46 9-t-hexadecaanzuur 0.64 16.44 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.12

19.92 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 1.06 19.46 9-t-hexadecaanzuur 0.09

20.82 methyl cis-6-octadecanoaat 0.96 19.9 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.44

21.61 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 1.56 21.6 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.02

22.76 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.5 21.81 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.03

22.84 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 1.09 22.83 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.10

22.96 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.57 23.27 octadecaanzuur (= stearinezuur) 0.15

23.27 octadecaanzuur (= stearinezuur) 1.18 27.21 10,13-dimethyl-17-(6-methylheptan-2-yl)- 2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydro-1H-cyclopentafenantren-3-ol (= cholesterol)

0.15


40

4.4.2 GC/MS spectra van drainwater uit slateelt

Omtrent sla zijn in de literatuur de volgende stoffen omschreven: melkzuur,

barnsteenzuur, adipine, palmitine, stearine, laurine, benzoëzuur, fenylazijnzuur,

kaneelzuur, p- hydroxybenzoëzuur, ftaalzuur en vanillinezuur (Lee et al. 2006; Asao et al.

2004). Er gaat bij het analyseren van de GC/MS spectra dan ook extra aandacht uit naar

de aanwezigheid van deze componenten. Andere relevante componenten (sectie 2.1.4)

worden eveneens besproken. Hierbij werden olefinen buiten beschouwing gelaten omdat

deze geen bewezen autotoxisch effect hebben bij sla.

4.4.2.1 Bedrijf 2 (MGS)

Van de in de literatuur beschreven stoffen wordt in dit staal voor AK filtratie: melkzuur,

barnsteenzuur, palmitinezuur, stearinezuur, benzoëzuur en vanillinezuur teruggevonden.

Van palmitinezuur en stearine worden ook esters teruggevonden (RT: 26,62; 27,94), deze

esters zijn wellicht gevormd bij het aanzuren van het staal of in de fractionering waarbij de

pH tot 2 werd verlaagd. Rekening houdend met de negatieve effecten die stearinezuur

reeds bij lage concentraties teweeg brengt kan dit grote gevolgen hebben voor de groei

van de sla. Ook is vanillinezuur in het staal aanwezig, een beschreven exudaat met grote

averse effecten. Het myristinezuur kan eveneens een belangrijke rol spelen aangezien

deze voor groei-inhibitie bij de komkommer verantwoordelijk is (Liu et al. 2007). Zoals in

het staal afkomstig uit het slabedrijf (Sectie 4.4.1) wordt ook hier catechol resorcinol maar

ook hydrochinon teruggevonden, de geoxideerde vorm van deze stoffen hebben een

antibacteriële werking. Deze stoffen kunnen dus gunstig zijn voor de plant.

Bij analyse van het staal na actieve kool filtratie (Tabel 9) kan een opvallende

verschuiving in samenstelling waargenomen worden. Zo is de procentuele bijdrage van

benzoëzuur opvallend gestegen (van 0,14 naar 4,1 %). Eveneens wordt waargenomen

dat het aandeel aan voornamelijk myristinezuur en ook palmitine en stearinezuur afneemt.

Dit zou verklaard kunnen worden doordat de micro-organismen die in de actieve kool-filter

aanwezig zijn, de vetzuren beter kunnen afbreken dan het benzoëzuur. Bovendien wordt

hier geen vanillinezuur meer waargenomen en zou deze behandeling dus een positief

effect op de groei kunnen hebben. De componenten catechol en resorcinol worden na

zuivering nog steeds gedetecteerd.


41

Tabel 9: gedetecteerde stoffen (via Nist 98.1) met relevantie t.o.v. autotoxiciteit bij sla met links stalen voor zuivering en rechts na zuivering via AK filtratie (grijs gearceerde componenten zijn voor beide

stalen gemeenschappelijk)

RT (min.)



4.39 propaan-1,2-diol (= propyleenglycol) 0.02 4.45 crotonic acid 0.01

5.04 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.27 5.04 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.59

5.19 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.07 5.2 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.07

5.36 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.02 5.36 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.04

5.84 oxoethaanzuur (= glyoxylzuur) 0.04 5.67 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.01

6.2 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.01 6.2 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.06

6.26 3-hydroxyboterzuur 0.01 7.49 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 4.10

6.89 3-oxobutaanzuur (= acetoazijnzuur) 0.01 8.3 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.04

7.41 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.14 8.43 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.53

7.81 propaan-1,2,3-triol (= glycerol) 0.31 8.7 2-buteendizuur (= fumaarzuur) 0.05

8.28 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.02 8.86 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.10

8.41 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.5 9.1 4-hydroxybenzaldehyde 0.01

8.69 2-buteendizuur (= fumaarzuur) 0.03 9.47 benzeen-1,3-diol (= resorcinol) 0.18

8.84 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.02 9.63 decaandizuur (= sebacinezuur) 0.05

9.19 1,3-dihydroxybenzeen (= resorcinol) 0.02 10.16 decaanzuur (= caprinezuur) 0.09

9.46 1,4-dihydroxybenzeen (hydrochinon) 0.17 14.1 benzeen-1,2-dicarbonzuur (= ftaalzuur) 0.25

9.76 Fenoxyazijnzuur 0.02 16.15 9-tetradeceenzuur 0.07

10.15 decaanzuur (= caprinezuur) 0.06 16.24 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.23

10.42 2,4-cyclohexadieen-1,4-dion 0.07 16.59 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.99

11.28 5-oxopyrrolidine-2-carboxylzuur (= 5-oxoproline) 0.12 17.86 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.25

14.32 methyl 12-methyltridecanoaat 0.05 19.61 9-t-hexadecaanzuur 0.76

15.17 4-Hydroxy-3-methoxybenzoëzuur (= vanillinezuur) 0.03 20.19 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 4.08

16.11 9-tetradeceenzuur 0.04 20.39 3,4-bis(hydroxy)-5-(hydroxy)oxolan-2-on (= arabiononic acid , 1,4 lacton)

0.01

16.2 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.15 20.58 methyl octadeca-9,12-dienoate (= methyl ester linolzuur) 0.05

16.67 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 7.19 20.98 methyl(Z)-octadec-9-eenoaat (= methyl ester oliezuur) 0.12

17.85 methylhexadecanoaat (= methylpalmitaat) 0.58 21.27 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.16

19.34 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.04 21.38 methyl-14-methylheptadecanoaat 0.09

19.55 9-t-hexadecaanzuur 0.45 21.72 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.12

20.17 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 10.33 22.89 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.25

21.35 Methylisostearaat 0.16 23.04 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 1.53

21.69 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.17 23.11 (E)-octadec-11-eenzuur (vacceenzuur) 0.21


23.58 octadecaanzuur (= stearinezuur) 9.11 23.84 beta.-sitosterol 0.37

24.5 3,4-bis(hydroxy)-5-(hydroxy)oxolan-2-on (= arabiononic acid , 1,4 lacton)

0.16 25.12 Abieta-8(14),9(11),12-trien-18-oic acid (= abietinezuur) 0.72

24.75 methyl ester van abietinezuur 0.19 25.49 n-eicosaanzuur (= arachidinezuur) 0.7

25.1 Abieta-8(14),9(11),12-trien-18-oic acid (= abietinezuur) 0.42 26.69 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 1.01

25.2 1,3-Dihydroxy-2-propanylmyristaat (= glyceryl monomyristaat)

0.97

25.42 n-eicosaanzuur (= arachidinezuur) 0.43

26.62 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-monopalmitine) 3.78

27.94 1,3-dihydroxypropaan-2-yl octadecanoate (= 2-monostearine)

1.01


42


Opvallende stoffen in het staal voor AK zuivering zijn: benzoëzuur, barnsteenzuur

stearinezuur en zijn ester, palmitinezuur en zijn ester en myristinezuur (Tabel 10). Zoals

reeds vermeld heeft deze laatste stof een toxische werking bij kiemen van komkommer

(Liu et al. 2007) en dient de schadelijkheid bij sla dus onderzocht te worden. Ook is in dit

staal kaneelzuur aanwezig, deze stof heeft een inhiberende werking op de groei van sla.

Een wederkerende trend lijkt de aanwezigheid van catechol en resorcinol, deze stoffen

zijn immers net als bij bedrijf 1 en 2 in het drainwater aanwezig.

Na AK zuivering (Tabel 10) is de procentuele aanwezigheid van benzoëzuur gestegen. De

aanwezigheid palmitinezuur en mysterinezuur lijkt te zijn gedaald tot respectievelijk 2,66

% en 1,44 % (waarden inclusief esters). Dit terwijl de procentuele aanwezigheid van

stearinezuur en zijn esters zijn gestegen tot 9,03 %. Kaneelzuur, barnsteenzuur en

catechol zijn hierbij nog steeds aanwezig.


43



RT (min.)



4.38 Propylene glycol 0.01 4.84 fenol 0.13

4.46 3,3-Dimethylacrylic acid 0.01 4.99 fenol 0.49

4.99 Fenol 0.26 6.18 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.69

5.06 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.68 7.46 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 5.10

5.21 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.05 7.64 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 1.54

5.38 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.07 7.76 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.65

5.97 2-Methylpropaanzuur 0.07 8.18 Benzeneacetic acid 0.01

6.23 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.26 8.34 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.03

6.98 3-oxobutaanzuur (= acetoazijnzuur) 0.02 8.47 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.30

7.49 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 4.23 9.16 4-Hydroxybenzaldehyde 0.04

7.73 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.41 10.6 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.32

7.77 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.26 16.27 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.14

7.9 propaan-1,2,3-triol (= Glycerol) 0.5 16.57 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.37

8.34 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.03 17.47 decaandizuur (= sebacinezuur) 0.46

8.47 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.32 17.86 methyl 13-methylpentadecanoate 0.07

8.73 2-buteendizuur (= fumaarzuur) 0.06 19.59 9-t-hexadecaanzuur 0.26

8.89 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.02 19.67 9-t-hexadecaanzuur 0.18

9.5 1,3-dihydroxybenzeen (= resorcinol) 0.18 20.12 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 1.79

10.59 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.13 21.28 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.20

11.24 Ethyl phenylglycinate 0.13 21.94 Methyl-2-hydroxystearaat 0.22

14.39 Methyl isotetradecanoate 0.1 23.02 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.80

16.28 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.12 23.52 octadecaanzuur (= stearinezuur) 1.88

16.67 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 1.92 24.98 (Z)-Octa-9-decenamide 1.8

16.99 Cyclopropanenonanoicacid, 2-[(2-butylcyclopropyl)methyl]-, methyl ester

0.06 25.22 1,3-Dihydroxy-2-propanylmyristaat (= glyceryl monomyristaat)

1.07

17.45 decaandizuur (= sebacinezuur) 0.18 26.4 1,3-dihydroxypropaan-2- hexadecanoaat (= 2-monopalmitine)

0.87

17.9 Methyl palmitate 0.27 26.65 2,3-dihydroxypropyl octadecanoate (= 1-monostearine) 2.32

19.6 9-t-hexadecaanzuur 0.28 26.75 2,3-dihydroxypropyl octadecanoate (= 1-monostearine) 0.33

20.2 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 2.93 28.02 1,3-dihydroxypropaan-2-yl octadecanoate (= 2-monostearine)

1.45

21.43 methyl 14-methylheptadecanoate 0.36 28.38 2,3-dihydroxypropyl octadecanoate (= 1-monostearine) 3.05

22.77 4,4-Difluororetinoic acid 0.24

23.02 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.77

23.61 octadecaanzuur (= stearinezuur) 3.38

26.65 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-monopalmitine) 1.52

28.39 2,3-dihydroxypropyl octadecanoate (= 1-monostearine) 1.48


44


Het staal afkomstig van bedrijf 4 (Tabel 11) bevat zowel voor als na zuivering benzoëzuur.

De verhouding van benzoëzuur ten opzichte van andere stoffen in het staal lijkt hierbij niet

te zijn veranderd. Andere gedetecteerde stoffen in het staal voor zuivering die ook in de

literatuur voor sla (Sectie 2.1.5) beschreven worden zijn: melkzuur, kaneelzuur, ftaalzuur,

palmitinezuur, stearinezuur en barnsteenzuur. Na zuivering zijn dezelfde stoffen terug te

vinden met uitzondering van kaneelzuur en de bijkomende stof vanilline. Deze laatste is

de gereduceerde vorm van vanillinezuur, een stof met een reeds een sterk autotoxisch

effect bij 25 µmol/L. Van de gedetecteerde beschreven stoffen zijn melkzuur en

barnsteenzuur het minst schadelijk. Melkzuur vertoont geen toxisch effect bij 400 µmol/L

en barnsteenzuur vertoont pas toxische effecten boven 100 µmol/L. Verder lijken ook de

proporties tussen de verschillende stoffen te zijn veranderd. Hierbij vertonen stearinezuur

en palmitinezuur een grotere procentuele aanwezigheid na zuivering, dit indiceert dat de

gebruikte AK filtratie minder effectief was voor palmitine –en stearinezuur. Dit is in

tegenstrijd met de bekomen resultaten bij bedrijf 2 waarbij procentuele hoeveelheid

palmitine en stearinezuur afneemt na zuivering. Zoals bij bedrijf 3 werd ook hier zowel

voor als na zuivering myristinezuur teruggevonden, dit toont aan dat verder onderzoek

naar deze stof nodig is.


45



RT (min.)



5.01 Fenol 0.25 6.12 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.05

5.07 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.38 7.4 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 2.15

5.21 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.03 7.56 decaanzuur (= caprinezuur) 0.09

5.38 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.03 8.04 4-(1-Methylethyl)benzaldehyde (= cuminaldehyde) 0.01

5.75 2-amino-ethaanzuur (= glycine) 0.01 8.38 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.04

5.86 oxoethaanzuur (= glyoxylzuur), 0.01 8.84 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.18

6.22 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.07 9.63 diethyl sebacaat 0.07

6.27 4-Hydroxybutaanzuur 0.01 10.16 decaanzuur (= caprinezuur) 0.16

7.5 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 2.08 10.52 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.11

7.83 propaan-1,2,3-triol (= Glycerol) 0.15 11.42 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (= Vanilline) 0.01

8.29 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.03 13.14 dodecaanzuur (= laurinezuur) 0.53

8.41 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.08 13.37 benzylbenzoaat 0.06

8.71 2-buteendizuur (= fumaarzuur) 0.05 15.58 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.04

8.77 2-Methylbenzoëzuur 0.03 16.06 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.06

8.86 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.03 16.1 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.03

9.11 4-Hydroxybenzaldehyde 0.03 16.17 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.07

9.47 benzeen-1,4-diol 0.09 16.37 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.21

10.21 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.12 16.68 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 13.59

14.06 benzeen-1,2-dicarbonzuur (= ftaalzuur) 0.08 16.79 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 3.61

16.14 9-tetradeceenzuur 0.07 17.86 Methyl palmitaat 0.40

16.24 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.19 19.54 9-t-hexadecaanzuur 0.36

16.56 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.43 19.62 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.15

17.85 methylhexadecanoaat (= methylpalmitaat) 0.15 19.88 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.38

19.57 9-t-hexadecaanzuur 0.33 20.21 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 13.03

20.11 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 1.8 20.93 methyl(Z)-octadec-9-eenoaat (= methyl ester oliezuur) 0.04

20.55 Hexadecadienoic acid,methyl ester 0.19 21.34 methyloctanoaat (= methyl ester van stearinezuur) 0.09

21.25 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.31 21.68 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.11

21.71 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.27 22.76 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.17

21.91 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.28 22.85 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.55

22.88 22,76 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.37 22.96 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 1.06


23.09 (6Z)-Octadec-6-eenzuur (= petroselinezuur) 0.19 23.11 octadecaanzuur (= stearinezuur) 0.14

23.12 (E)-octadec-11-eenzuur (vacceenzuur) 0.07 23.59 octadecaanzuur (= stearinezuur) 11.44

23.48 octadecaanzuur (= stearinezuur) 1.99 25.4 n-eicosaanzuur (= arachidinezuur) 0.87

26.63 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 2.73 26.61 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 2.56

26.74 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 0.43 26.89 docosaanzuur (= beheenzuur) 0.66

27.98 2,3-dihydroxypropyloctadecanoaat (= 1-monostearine) 1.36 27.95 1,3-dihydroxypropaan-2-yl octadecanoate (= 2-monostearine)

0.9

28.36 2,3-dihydroxypropyloctadecanoaat (= 1-monostearine) 3.32 28.12 2,3-dihydroxypropyloctadecanoaat (= 1-monostearine) 0.32

28.49 2,3-dihydroxypropyloctadecanoaat (= 1-monostearine) 0.51 28.34 2,3-dihydroxypropyloctadecanoaat (= 1-monostearine) 3.9


46

4.4.2.4 PSKW1 (FRS)

Doordat een vermindering in groei waargenomen werd en dit verklaard zou kunnen

worden door een accumulatie van exudaten gaat extra aandacht uit naar dit staal. Eerder

werd reeds waargenomen dat er een dat er een grotere hoeveelheid organische koolstof

in dit staal aanwezig is (sectie 4.3). De relatieve verhouding aan componenten zou dus

een antwoord kunnen bieden op de vraag waar deze groeivermindering zijn oorsprong

vindt.

Opvallende die zich in het staal (Tabel 12) bevinden zijn: melkzuur, benzoëzuur,

myristinezuur, palmitinezuur, oliezuur, stearinezuur en beta-sitosterol. Deze laatste is en

plantensterol en wordt bij mangrove planten in verband gebracht met een aanpassing aan

hoge zoutgehaltes (Kristensen et al. 2008). De uitgevoerde geleidbaarheids metingen

geven echter geen uitzonderlijk hoge zoutgehaltes aan. Ook myristinezuur is in het staal

aanwezig, deze veroorzaakt net zoals myristinezuur een inhibitie bij het kiemen van

komkommer (Liu et al. 2007). Deze stoffen werden echter niet eerder bij sla vastgesteld of

onder de vorm van een bioassay getest. Het autotoxisch potentieel van deze stof is dan

ook nog onbekend. Een eenduidige oorzaak voor de verminderde groei kan dus met de

beschikbare kennis niet toegewezen worden.


47

Tabel 12:gedetecteerde stoffen (via Nist 98.1) met relevantie t.o.v. autotoxiciteit bij sla (grijs gearceerde componenten zijn voor beide stalen gemeenschappelijk)

RT (min.)

component (IUPAC + triviale naam) %

5 Fenol 0.08

5.06 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.49

5.15 octaanzuur (= caprylzuur) 0.01

5.21 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.06

5.38 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.07

5.85 oxoethaanzuur (= glyoxylzuur) 0.01

6.17 4-methylfenol (= paracresol) 0.03

6.21 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.07

7.48 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 1.35

7.59 Octanoic acid (= octaanzuur (= caprylzuur)) 0.07

7.82 propaan-1,2,3-triol (= glycerol) 0.08

8.73 2-buteendizuur (= fumaarzuur) 0.04

8.78 2-methylbenzoëzuur 0.02

8.87 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.11

9.14 4-Hydroxybenzaldehyde 0.03

9.49 benzeen-1,4-diol 0.08

11.45 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (= Vanilline) 0.01

16.55 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.52

17.85 methylhexadecanoaat (= methylpalmitaat) 0.18

18.26 pentadecaanzuur 0.16

19.63 9-t-hexadecaanzuur 0.44

20.1 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 2.45

21.41 methyloctanoaat (= methyl ester van stearinezuur) 0.2

21.73 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.13




23.87 17-(5-ethyl-6-methyl-heptan-2-yl)-10,13-dimethyl -2,3,4,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydro -1H-cyclopenta[a]phenanthren-3-ol (= beta.-sitosterol)

1.67

26.66 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 2.27

4.4.2.5 PSKW 2 (MGS)

Door verlies van extractvloeistof bij het staal voor zuivering bij PSKW 2 worden bij dit staal

minder componenten gedetecteerd (Tabel 13). Desalniettemin werden volgende in de

literatuur beschreven componenten teruggevonden: melkzuur, benzoëzuur, palmitinezuur

en stearinezuur. Verder werd ook myristinezuur gedetecteerd.

Na zuivering werden dezelfde stoffen met bijkomend, barnsteenzuur, kaneelzuur,

ftaalzuur en adipinezuur teruggevonden. Aan de hand van informatie uit de

literatuurstudie hebben zowel melkzuur als adipinezuur geen toxisch effect onder 400

µmol/L.


48



RT (min.)



5 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.31 5.06 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.20

6.83 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.01 5.22 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.02

7.41 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.3 5.38 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.03

8.39 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.15 5.75 2-amino-ethaanzuur (= glycine) 0.01

8.85 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.02 5.87 oxoethaanzuur (= glyoxylzuur) 0.01

9.46 benzeen-1,4-diol 0.04 6.06 3-Hydroxypropaanzuur 0.02

16.39 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.02 6.22 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.07

16.48 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 0.38 6.28 4-Hydroxybutaanzuur 0.01

19.5 9-t-hexadecaanzuur 0.17 6.85 propaandizuur (= malonzuur) 0.01

19.62 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.12 7.49 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 1.33

19.83 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.28 7.85 propaan-1,2,3-triol (= glycerol) 0.85

20.01 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 3.26 8.28 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.08

22.88 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.64 8.41 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.16

23.17 octadecaanzuur (= stearinezuur) 0.2 8.86 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.06

23.38 octadecaanzuur (= stearinezuur) 3.44 8.96 fenoxyethanol 0.22

26.34 1,3-dihydroxypropaan-2- hexadecanoaat (= 2-monopalmitine)

4.96 9.11 4-Hydroxybenzaldehyde 0.05

26.62 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 7.92 9.47 benzeen-1,4-diol 0.08

27.95 1,3-dihydroxypropaan-2-yl octadecanoate (= 2-monostearine)

1.72 10.19 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.16

28.34 2,3-dihydroxypropyl octadecanoate (= 1-monostearine) 8.13 10.55 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.13

14.03 benzeen-1,2-dicarbonzuur (= ftaalzuur) 0.11

16.13 9-tetradeceenzuur 0.14

16.22 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.27

16.6 tetradecaanzuur (= myristinezuur) 1.26


18.71 (2R,3R,4R,5S)-hexaan-1,2,3,4,5,6-hexol (= sorbitol) 0.39

19.58 9-t-hexadecaanzuur 0.62

20.2 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 4.32


21.36 methyl-14-methylheptadecanoaat 0.34


22.88 22,76 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.39

23 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 1.17


25.14 hexaan-1,6-dizuur (= adipinezuur) 1.22

25.2

1,3-Dihydroxy-2-propanylmyristaat (= glyceryl monomyristaat)

0.9



27.02 3,5-dimethoxy-2-hydroxy-2-fenylethaanzuur (= 3,5-dimethoxy amandelzuur)

0.44



49

4.4.2.6 Bedrijf 5

Het staal zonder zuivering (Tabel 14) bevat de volgende in de literatuur beschreven

stoffen: melkzuur, benzoëzuur, barnsteenzuur, kaneelzuur, adipinezuur, ftaalzuur en

stearinezuur. Palmitine is hierbij enkel onder estervorm terug te vinden. Ook is vanilline,

de gereduceerde vorm van vanillinezuur, aanwezig. Deze laatste vertoont heel grote

autotoxische effecten op sla (Sectie 2.1.5). Na zuivering worden dezelfde stoffen

gedetecteerd met uitzondering van kaneelzuur en vanilline. Deze verwijdering kan dus

een gunstig effect hebben op de plantengroei. Verder lijken de procentuele bijdragen van

palmitine en stearine na zuivering gestegen te zijn.


50



RT (min.)



4.31 ethylene glycol 0.04 5.08 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.45

5.09 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.84 5.24 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.04

5.23 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.08 5.4 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.02

5.39 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.04 7.45 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 1.12

5.87 oxoethaanzuur (= glyoxylzuur) 0.01 7.59 octaanzuur (= caprylzuur) 0.02

6.23 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.01 7.82 propaan-1,2,3-triol (= Glycerol) 0.33

7.18 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.04 8.22 3-Hydroxyhexaanzuur 0.09

7.47 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 2.83 8.28 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.03

8.28 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.07 8.4 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.10

8.4 1,2-dihydroxybenzeen (= catechol) 0.12 8.85 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.03

8.45 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.04 9.1 4-Hydroxybenzaldehyde 0.02

8.81 2-methylideenbutaandizuur (= methyleenbarnsteenzuur) 0.03 9.46 benzeen-1,4-diol 0.07

8.85 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.05 10.15 decaanzuur (= caprinezuur) 0.03

8.96 Fenoxyethanol 0.19 10.95 hexaan-1,6-dizuur (= adipinezuur) 0.02

9.1 4-Hydroxybenzaldehyde 0.04 11.41 N-(4-Methoxyphenyl)-2-hydroxyimino-acetamide 0.02

9.46 benzeen-1,4-diol, 0.11 13.24 3-Hydroxyhexaanzuur 0.18

9.63 diethyl sebacaat 0.07 13.96 benzeen-1,2-dicarbonzuur (= ftaalzuur) 0.07

10.15 decaanzuur (= caprinezuur) 0.04 14 benzeen-1,2-dicarbonzuur (= ftaalzuur) 0.12

10.18 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.05 16.1 9-tetradeceenzuur 0.01

10.91 hexaan-1,6-dizuur (= adipinezuur) 0.04 16.2 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.08

11.41 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde (= Vanilline) 0.03 17.37 decaandizuur (= sebacinezuur) 0.16

13.99 benzeen-1,2-dicarbonzuur (= ftaalzuur) 0.08 17.8 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 0.17

16.2 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.19 19.52 9-t-hexadecaanzuur 0.22

17.38 decaandizuur (= sebacinezuur) 0.36 19.6 9-t-hexadecaanzuur 0.07

17.57 4-Hydroxy-3,5-dimethoxybenzoëzuur 0.06 20.09 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 6.4

17.81 methylhexadecanoaat (= methylpalmitaat) 0.19 21.2 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.07

19.53 9-t-hexadecaanzuur 0.39 21.66 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.07

19.62 9-t-hexadecaanzuur 0.26 22.82 22,76 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.27

20.38 Aceglutamide 0.02 22.91 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.69

20.89 methyl-7-octadecenoaat 0.05 23.02 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 0.29

21.2 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.13 23.47 octadecaanzuur (= stearinezuur) 7

21.66 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.08 26.62 2,3-dihydroxypropylhexadecanoaat (= 1-Monopalmitine) 5.27

21.87 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.07 28.34 2,3-dihydroxypropyl octadecanoate (= 1-monostearine)e 5.64

22.83 22,76 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.27








51

4.4.3 Kolomtest op het staal van bedrijf 6 (sla MGS)

Het staal zonder enige vorm van zuivering (Tabel 15) geeft een beeld omtrent de mate

van initiële vervuiling en kan gebruikt worden als standaard om effluenten na zuivering

mee te vergelijken. Dit staal bevat de volgende in de literatuur omschreven componenten:

benzoëzuur, kaneelzuur, palmitinezuur, stearinezuur, barnsteenzuur, melkzuur en

adipinezuur. De meest autotoxische stof hierbij is stearinezuur. Het staal uit het effluent

van de kolomtest na 8 L (22,4 bedvolumes) over de actieve kool kolom te hebben

gebracht schept een beeld in welke mate componenten op het actieve kool geadsorbeerd

blijven. Hierbij werd het drainwater met een voorgeschreven verblijftijd van 30 minuten

over de kolom gebracht. Alhoewel het duidelijk is dat minder componenten gedetecteerd

worden, valt op dat er nog steeds melkzuur, palmitinezuur en stearinezuur in het staal

aanwezig zijn. Eveneens wordt laurinezuur gedetecteerd waarbij in het voorgaande staal

enkel het ester van laurinezuur isopropyldodecanoaat gedetecteerd werd.


52



RT (min.)



5.07 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.29 5.02 (2S)-2-hydroxypropaanzuur (=melkzuur) 0.13

5.22 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.06 5.23 2-hydroxyethaanzuur (= glycolzuur) 0.04

5.39 2-oxopropaanzuur (= pyrodruivenzuur) 0.02 6.23 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.04

5.88 3-Hydroxyisovaleric acid of 2-Hydroxyvaleric acid 0.02 6.28 4-Hydroxybutanoic acid 0.01

6.22 fenylmethanol (= benzylalcohol) 0.05 7.44 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.39

6.27 3-Hydroxybutaanzuur 0.02 7.59 octaanzuur (= caprylzuur) 0.1

7.43 benzeencarbonzuur (= benzoëzuur) 0.33 8.86 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.24

7.53 1,3-bis(1,1-Dimethylethyl)benzeen 0.01 10.56 Benzoquinone, 2,6-di-(1,1-dimethylethyl) 0.48

7.59 octaanzuur (= caprylzuur) 0.09 10.84 1-Methyl-2-(2'-methylphenyl)benzene 0.1

8.28 1,4-butaandizuur (= barnsteenzuur) 0.11 13.16 dodecaanzuur (= laurinezuur) 0.92

8.86 nonaanzuur (= pelargoonzuur) 0.23 20.25 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 8.76

9.54 benzeen-1,4-diol 0.03 20.35 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 6.35

10.56 (E)-3-fenyl-2-propeenzuur (= kaneelzuur) 0.24 21.24 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.05

10.61 Dihydrocoumarin, 4,4,5,7,8-pentamethyl 0.33 21.69 heptadecaanzuur (= margarinezuur) 0.18

10.99 hexaan-1,6-dizuur (= adipinezuur) 0.22 23.01 Z-9-octadeceenzuur (= oliezuur) 1.06

11.28 5-oxopyrrolidine-2-carboxylzuur (= 5-oxoproline) 0.25 23.77 octadecaanzuur (= stearinezuur) 15.46

12.77 Isopropyl dodecanoaat 0.09 24.95 2,3-dihydroxypropyltetradecanoaat (= 2-monomyristine) 0.44

16.27 3,4-dihydroxybenzoëzuur 0.15 25.42 n-eicosaanzuur (= arachidinezuur) 0.59

19.7 9-t-hexadecaanzuur 0.34 26.66 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 6.21

19.88 (2E,4E,6E,8E)-3,7-dimethyl-9-(2,6,6-trimethylcyclohexen-1-yl)nona-2,4,6, 8-tetraeenzuur (retinolzuur)

0.42 27.94 1,3-dihydroxypropaan-2-yl octadecanoate (= 2-monostearine)

0.97

20.24 hexadecaanzuur (= palmitinezuur) 8.31 28.43 1,3-Dihydroxy-2-propanylmyristaat (= glyceryl

monomyristaat) 7.07


21.52 Octadec-9Z-enol 0.62

22.9 (Z,Z)-octadeca-9,12-diëenzuur (= linolzuur) 0.49



24.46 (1R,4aR,4bS,7S,10aR)-1,4a,7-Trimethyl-7-vinyl-3,4,4b,5,6,9,10,10a-octahydro-2H-fenanthreen-1-carboxylzuur (=Pimaric acid)

0.39

24.98 3-(4-hydroxy-3,5-dimethoxyfenyl)prop-2-eenzuur (= sinapinezuur)

0.46

25.11 Abieta-8(14),9(11),12-trien-18-oic acid (= abietinezuur) (resin acid)

1.52



53

4.4.4 Algemene conclusie omtrent de kwalitatieve analyse van het

drainwater

Algemeen kan uit het kwalitatief analyseren van de stalen besloten worden dat

palmitinezuur en stearinezuur steeds aanwezig zijn, zelfs na zuivering. Door de aard van

de analyse kan eventuele partiële verwijdering echter niet gemeten worden. Verder

onderzoek is hierbij aangewezen. Stearinezuur is immers één van de belangrijkste

groeiremmende factoren bij sla. Om de effectiviteit van de AK filter voor deze stof te

kunnen bepalen is kwantitatief onderzoek noodzakelijk.

Van de in de literatuur beschreven stoffen wordt vanillinezuur slechts 1 maal

teruggevonden bedrijf 2 voor zuivering. Deze stof is samen met stearinezuur de meest

autotoxische van alle reeds beschreven exudaten in de slateelt. De AK filter bleek hier

effectief te zijn aangezien de stof na zuivering niet langer gedetecteerd werd.

Melkzuur wordt in alle stalen met uitzondering van bedrijf 1 en bedrijf 3 na zuivering

teruggevonden. Adipinezuur wordt in de stalen PSKW 2 na zuivering, bedrijf 5 voor en na

zuivering en bedrijf 6 voor zuivering teruggevonden. Melkzuur en adipinezuur vertonen

volgens de literatuur echter geen autotoxische effecten. Hierdoor is hun aanwezigheid in

de stalen minder belangrijk in het kader van dit onderzoek.

Laurinezuur wordt enkel in bedrijf 4 en bedrijf 6 voor (estervorm) en na zuivering

teruggevonden.

Benzoëzuur wordt in elk staal met uitzondering van bedrijf 1 voor en na zuivering

vastgesteld. Fenylazijnzuur, een beschreven wortelexudaat met autotoxische werking

wordt in geen enkel staal teruggevonden. Kaneelzuur wordt enkel bij bedrijf 1 voor en

bedrijf 3 voor en na zuivering vastgesteld. P-hydroxybenzoëzuur wordt in geen enkel staal

teruggevonden. Ftaalzuur wordt in bedrijf 2 na zuivering, bedrijf 4 voor zuivering, bedrijf 5

voor en na zuivering en in PSKW 2 na zuivering teruggevonden. Barnsteenzuur wordt bij

bedrijf 1 na, bedrijf 2 voor en na, bedrijf 3 voor en na, bedrijf 4 voor, PSKW2 na, bedrijf 5

voor en na en bedrijf 6 voor zuivering teruggevonden. Deze bevindingen worden

samengevat in tabel 16.

Tabel 16: samenvattende tabel met de gedetecteerde componenten die omschreven staan in de literatuur. Wit: gedetecteerd, lichtgrijs: enkel het ester vastgesteld, donkergrijs: niet gedetecteerd

Staal

component

Bedrijf

1

Bedrijf

2

Bedrijf

3

Bedrijf

4

Bedrijf

5

PSKW1 PSKW2 Bedrijf

6

Vr. Na Vr. Na Vr. Na Vr. Na Vr. Na Vr. Na Vr. Na

melkzuur

barnsteenzuur

adipinezuur

palmitinezuur

stearinezuur

laurinezuur

benzoëzuur

ftaalzuur

kaneelzuur

vanillinezuur


54

Er kan geconcludeerd worden dat het onderzoek op laboschaal, zoals in de literatuur

beschreven, slechts een deel van de realiteit op grote schaal weergeeft. Zo wordt er geen

rekening gehouden met de microbiële activiteit die zich in een werkelijk irrigatiewater

bevind. Eveneens zijn er in de realiteit buffertanks waarin vaste partikels en micro-

organismen kunnen accumuleren die al dan niet interfereren met de gevormde exudaten.

Het actieve kool blijkt volgens de uitgevoerde kolomtest niet efficiënt genoeg om volledige

verwijdering te garanderen, deze conclusie werd eerder ook reeds bekomen via de COD -

en UV/Vis-metingen. Aangezien hierbij geen concentraties gekend zijn kan de effectiviteit

van de AK filter echter niet achterhaald worden.

4.5 Indicatieve kwantitatieve meting op benzoëzuur via HPLC

Doordat benzoëzuur van de matrix gescheiden kan worden via HPLC, werd gepoogd

deze kwantitatief op te meten. Hierbij werd gebruik gemaakt van een isocratisch eluens

met verhouding 40/60 (acetonitril (ACN)/ H2O). Deze verhouding werd bekomen na een

initiële test bij een 50/50 verhouding waarbij een te sterke overlapping tussen de

benzoëzuur en de andere componenten is (Figuur 17). De locatie van de benzoëzuur-piek

werd bepaald aan de hand van de retentietijd (2,9 min.) bekomen door het meten van een

benzoëzuur standaard. Bovendien werd de piek geïdentificeerd door het spiken van staal

met benzoëzuur.

Figuur 17: chromatogram van het staal van bedrijf 3 voor zuivering in een eluens van 50/50 ACN/H2O boven en hetzelfde staal in een eluens met een 40/60 verhouding ACN/H2O gemeten bij 238,4 nm

piek benzoëzuur

piek benzoëzuur

tijd (min.)

tijd (min.)


55

Aan de hand van vijf benzoëzuur standaarden werd vervolgens een ijklijn opgesteld

(Figuur 18). Hierna werd de benzoëzuurconcentratie van elk staal, met uitzondering van

bedrijf 6, opgenomen (Tabel 17). Het is belangrijk hierbij te benadrukken dat deze

waarden slechts indicatief zijn. Hiervoor zijn een aantal redenen waarvan de belangrijkste

een onvoldoende resolutie op het chromatogram is. Door tijdsgebrek werden eveneens

enkele waarden bekomen door extrapolatie op de ijklijn, hierdoor is het dan ook

onmogelijk een betrouwbaarheidsinterval op te stellen.

Figuur 18: opgestelde ijklijn voor benzoëzuur met 95 % betrouwbaarheidsintervallen

Tabel 17: concentraties benzoëzuur met bepaalde verwijderingspercentages, waarden met * zijn bekomen door extrapolatie van de ijklijn, ND staat voor niet gedetecteerd.

Bedrijf voor/na

zuivering concentratie

benzoëzuur(ppb) concentratie benzoëzuur

(µmol/L) verwijdering

(%)

1 voor 23,4 0,192

82.8 na* 4,02 0,033

2 voor NG NG

/ na* 19,3 0,158

3 voor 27,3 0,224

82.1 na* 4,88 0,040

4 voor 22,2 0,182

62.7 na* 8,29 0,068

PSKW 1 * 13,2 0,108 /

PSKW 2 voor* 13,8 0,113

68.8 na* 4,32 0,035

5 voor* 8,07 0,066

/ na NG NG

De bekomen verwijderingspercentages (Tabel 17) tonen aan dat de uitgevoerde

behandelingen vrij effectief zijn voor de verwijdering van benzoëzuur. Er zijn echter enkele

inconsistenties wanneer deze resultaten vergeleken worden met de GC/MS bepalingen

(Sectie 3.2). Zo kon bij de GC/MS bepaling van het drainwater van bedrijf 1 (voor en na)

geen benzoëzuur vastgesteld worden bij de HPLC metingen wordt echter vastgesteld dat

dit staal wel degelijk benzoëzuur bevat. Bij bedrijf 2 voor zuivering kon via HPLC geen

benzoëzuur vastgesteld worden, terwijl de GC/MS analyse deze stof wel detecteerde.

Ook bij het staal afkomstig van bedrijf 5 na zuivering wordt in tegenstelling met de HPLC

meting via GC/MS wel degelijk benzoëzuur gedetecteerd.

y = 0,8975x + 1,6176 R² = 0,9904

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 20 40 60 80 100 120

op

per

vlak

concentratie (ppb)


56

4.6 Fluorescentie spectroscopie

Door een excitatie emissie matrix (EEM) op te nemen, kunnen via een parallel factor

analysis (PARAFAC) verschillende componenten uit het spectrum geïsoleerd worden.

Door de ligging van de piek kan de component vervolgens geïdentificeerd worden.

Bovendien kan via de maximale fluorescentie (fmax) van elke piek, de relatieve kwantiteit

van de component bepaald worden. Op deze manier kunnen verwijderingspercentages

van deze verschillende componenten bepaald worden. Er werden EEMs van bedrijf 2 tot

en met bedrijf 5 opgenomen. Dit telkens van de stalen voor en na AK filtering. De

gegevens werden verwerkt via de drEEM toolbox (Murphy et al. 2013) die werkt via

matlab®. Hierbij worden steeds humus -en fulvinezuren gedetecteerd. Humuszuren blijken

echter autotoxiciteit tegen te gaan. Dit zoals gerapporteerd door Li (2008) in een

onderzoek waarbij de stress van kaneelzuur op komkommers werd getest. De

veroorzaakte toxiciteit werd hierbij gedeeltelijk teniet gedaan door toevoeging van

humuszuren.

4.6.1 Bedrijf 2 (MGS)

Er werden via de PARAFAC analyse 4 componenten geïsoleerd, aan de hand van de

pieklocatie werd deze component vervolgens geïdentificeerd.

Figuur 19: Excitatie Emissie Matrix (EEM) van 5 geïsoleerde componenten uit stalen van bedrijf 2

Componenten 1,2 en 4 kunnen gerelateerd worden aan fenolen met een hoge moleculaire

massa zoals fulvinezuren en humuszuren (Escudero et al. 2014). Component 3 is wellicht

een artefact van de meting en kan dus niet aan een werkelijke component gerelateerd

worden. Component 5 daarentegen wordt volgens de literatuur geïdentificeerd als

microbiële bijproducten (Chen et al. 2003). De maximale fluorescentie per component

(fmax) met de relatieve verwijdering wordt weergegeven in tabel 18.


57

Tabel 18: tabel met fmax waarden en relatieve verwijderingspercentages voor de verschillende componenten in het staalwater van bedrijf 2

Fmax1 Fmax2 Fmax3 Fmax4 Fmax5

identificatie fulvine -en

humuszuren fulvine -en

humuszuren /

fulvine -en humuszuren

microbiële bijproducten

voor AK 1,0 0,6 1,8 0,2 0,4

na AK 0,9 0,5 1,6 0,2 0,2

verwijdering (%)

6,4 7,3 12,0 1,5 46,1

Uit tabel 18 kan geconcludeerd worden dat het verwijderinspercentage van de

humuszuren en fulvinezuren telkens vrij laag ligt. Hierbij komt dat de wateroplosbare

microbiële bijproducten (Aryal et al. 2014) een veel hoger verwijderingspercentage

hebben. Onder deze producten worden hoog aromatische proteïnen en extracellulaire

polymeren gerekend. Deze minimale verwijdering van humuszuren bevestigd de COD

metingen (Sectie 4.3) waarin bevonden wordt dat de COD waarde na zuivering niet

significant verschilt van deze voor de zuivering.


De gemeten waarden met verwijderingspercentages voor bedrijf 3 worden weergegeven

in tabel 19. De EEM spectra van de componenten kunnen teruggevonden worden in

bijlag (Figuur 1).







humuszuren microbiële

bijproducten

voor AK 0,6 0,5 0,4 0,1 0,4

na AK 1,1 0,6 0,4 0,3 0,3

verwijdering (%)

-84,1 -29,3 2,1 -113,8 4,7

In tabel 19 is te zien hoe de meeste fluorescente componenten in concentratie verhogen.

Dit met uitzondering van component 3 en 5 waarbij slechts een lage verwijdering

gerealiseerd wordt. Dit is mogelijk een gevolg van een doorbraak van de AK filter wat

wijst op de noodzakelijkheid deze te regenereren.


Tabel 20 stelt de fmax waarden van de stalen voor en na actieve koolfiltratie voor. Hierbij

worden eveneens de verwijderingspercentages weergegeven. De EEM spectra van de

componenten kunnen teruggevonden worden in bijlage (Figuur 2).


58








bijproducten

Voor AK 0,9 0,6 3,0 0,4 0,2

Na AK 0,9 0,6 2,5 0,4 0,3

verwijdering (%)

-4,5 -7,0 16,4 -5,8 -27,3

Op tabel 20 valt op dat componenten 1, 2, 4 en 5 een hogere concentratie heeft na

zuivering dan daarvoor, waarbij deze voor microbiële bijproducten met 27,3 % stijgt. Dit

wijst op een doorslag van de filter met bovendien wellicht een grote microbiële activiteit in

de AK filter wat leidt tot de aanwezigheid van microbiële bijproducten.

4.6.4 PSKW 1 (FRS)

Figuur 20 toont de contourplots van de verschillende componenten in het staal PSKW1

waarbij het floating raft system geïntegreerd is. Hierbij is geen AK filter of andere vorm

van zuivering aanwezig, bijgevolg kan het verwijderingspercentage dan ook niet bepaald

worden.

Figuur 20: contourplots van de verschillende componenten uit het afvalwater van PSKW 1 (FRS)

Hierbij kunnen de componenten 1,4 en 5 als fenolen met een hoge moleculaire massa

(fulvinezuren en humuszuren) geïdentificeerd worden (Escudero et al. 2014). Component

3 lijkt een artefact van de meting en component 2 wordt volgens de literatuur

geïdentificeerd als microbiële bijproducten (Chen et al. 2003).


59

4.6.5 PSKW 2 (MGS)

Op tabel 20 worden de fmax waarden van de stalen voor en na actieve koolfiltratie

voorgesteld, hierbij worden eveneens de verwijderingspercentages weergegeven. De

EEM spectra van de componenten kunnen teruggevonden worden in bijlage (Figuur 3).







bijproducten microbiële

bijproducten

Voor AK 0,092 0,079 0,037 0,013 0,015

Na AK 0,134 0,098 0,049 0,024 0,020

verwijdering (%)

-45,3 -23,4 -32,7 -83,3 -35,8

Tabel 21 toont een ineffectieve zuivering van de gedetecteerde fluorescente substanties

door de AK filter. Dit voor alle gedetecteerde fulvine –en humuszuren en eveneens voor

de microbiële bijproducten. Dit resultaat is tegenstrijdig met de uitgevoerde COD

metingen (sectie 4.3) waarbij er geen significant verschil tussen het staal voor en na

zuivering gedetecteerd werd.


De gemeten waarden met verwijderingspercentages voor bedrijf 3 worden weergegeven

in tabel 19. De EEM spectra van de componenten kunnen teruggevonden worden in

bijlage (Figuur 4).



identificatie / fulvine -en

humuszuren /

fulvine -en humuszuren

microbiële bijproducten

voor AK 3,5 0,9 2,7 0,3 0,3

na AK 2,6 0,4 1,7 0,2 0,2

verwijdering (%)

26,2 52,5 37,5 53,4 42,7

Tabel 22 toont aan dat de concentratie aan fulvine en humuszuren na AK behandeling

gehalveerd zijn. Bovendien zijn ook de microbiële bijproducten 42,7 % verwijderd. Dit is in

tegenstrijd met de uitgevoerde COD metingen (Sectie 4.3) en de UV vis metingen (Sectie

Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.) die aantoonden dat de COD en het de

absorbantie na zuivering gestegen was. Dit deed vermoeden dat de AK filter

geregenereerd moest worden. Een verklaring voor deze tegenstrijdigheid is dat de

fluorescente componenten in de AK filter worden afgebroken tot niet fluorescente stoffen.

Hierdoor lijkt er een verwijdering te zijn maar is er in werkelijkheid nog een zelfde


60

hoeveelheid koolstof in het water aanwezig. Hierbij zou een toename aan de hoeveelheid

microbiële bijproducten echter wel verwacht worden.

5 Besluit

Het doel van deze thesis is om een beter inzicht te krijgen in de aanwezigheid van

wortelexudaten in het drainwater van industriële groenteteeltbedrijven op basis van

hydroculturen. In dit onderzoek werd voor de analyses gebruik gemaakt van irrigatiewater

afkomstig uit de aardbeienteelt (op substraat) en slateelt van zowel het “floating raft

system” en het “mobile gully system”. Op deze manier wordt een reëel beeld geschetst

van de diverse exudaten aanwezig in het drainwater van de onderzochte

groenteteeltbedrijven. Dit in tegenstelling tot de reeds bestaande analyses uit de literatuur

waarbij steeds uitgegaan wordt van een labo opstelling. Voor deze thesis werd telkens

een staal voor en na filtering (indien aanwezig) genomen. Behalve bedrijf 1 waar snelle

zandfilter en UV-behandeling en PSKW1 waar geen zuivering aanwezig is maken de

andere bedrijven gebruik van een AK filter. Bij het PSKW 1 staal zonder zuivering werd op

termijn een verminderde groei vastgesteld. Alle waterstalen werden geanalyseerd via de

volgende meetmethodes: pH en geleidbaarheidmetingen, opname van UV/Vis spectra,

COD bepaling, kwalitatieve GC/MS meting, benzoëzuurbepaling via HPLC en een

fluorescentiebepaling.

In een eerste fase werden de pH en de geleidbaarheid onderzocht. Uit de resultaten blijkt

dat zowel de pH als de geleidbaarheid voor en na zuivering onveranderd blijven. Dit komt

omdat zowel de snelle zandfilter als de AK filter geen of weinig ionen uit de

nutriëntenoplossing halen. De geleidbaarheidsmeting toont dat bij de meeste bedrijven de

geleidbaarheid binnen het ideaal gebied van 1500 en 2500 µS/cm ligt. Uitzondering hierop

is het staal afkomstig uit de aardbeienteelt die onder dit optimum ligt.

Het opnemen van de UV/Vis spectra toont aan dat er slechts weinig verwijdering is van

lichtabsorberende componenten. Bij bedrijf 5 is hier een opmerkelijke stijging in UV

absorberende stoffen na AK behandeling waar te nemen. Dit toont aan dat deze filter

geregenereerd dient te worden. Verder is zijn slechts kleine variaties in UV-absorberende

stoffen op te merken.

Uit de COD bepaling blijkt dat de stalen uit bedrijf 1 (aardbeienteelt op substraat) en het

staal uit het “floating raft system” (PSKW1) een significant hogere COD-waarde heeft dan

de andere stalen. Dit wijst op hogere hoeveelheden aan organische componenten en dus

mogelijk exudaten. Deze hogere waarde kan de groeivermindering die gerapporteerd

werd bij het PSKW 1 deels verklaren. Het staal afkomstig van bedrijf 5 heeft na AK filtratie

een hogere COD waarde, dit is in overeenstemming met de UV/Vis bepaling. In het

algemeen is er geen significant verschil in de COD waarde voor en na de zuiveringsstap

te meten.

Één van de meest opvallende waarnemingen uit deze thesis komen uit de GC/MS

analyses. Hierbij wordt aangetoond dat er veel meer stoffen aanwezig zijn dan in de

literatuur beschreven staat. Dit kan verklaard worden door de het gebruik van reële stalen

uit de groenteteelt. De grote variëteit aan stoffen is wellicht niet enkel toe te schrijven aan

wortelexudaten. Deze kunnen van diverse oorsprong zijn zoals bijvoorbeeld bacterieel, uit

het suppletiewater of andere bronnen. Uit de literatuur blijkt dat voor aardbeien vooral

benzoëzuur nadelig is. Voor sla zijn er meer nadelige stoffen beschreven, de belangrijkste


61

die ook in de resultaten voorkwamen zijn: benzoëzuur, kaneelzuur, laurinezuur, ftaalzuur,

vanillinezuur, palmitinezuur en stearinezuur. De rode draad hierbij is dat er steeds

stearinezuur en palmitinezuur zowel voor als na zuivering voorkomen. De andere werden

slechts in enkele stalen gedetecteerd werden. Hieruit kan besloten worden dat de AK filter

deze schadelijke stoffen niet volledig verwijdert. Ook werd een reëel staal (bedrijf 6) over

een volledig geregenereerde AK filter gebracht, hierbij werd na amper 22,4 bedvolumes

reeds een doorslag waargenomen. Uit de praktijk blijkt echter dat het inschakelen van een

AK filter wel degelijk tot een opbrengstverhoging leidt. De gebruikte GC/MS meetmethode

biedt geen kwantitatieve data, een eventuele concentratiedaling na AK filtratie kan dus

niet worden waargenomen.

In een poging deze data deels te kwantificeren werd een HPLC analyse voor benzoëzuur

uitgevoerd. Door een bemoeilijkte scheiding kon hier echter slechts een indicatief cijfer

bekomen worden. Hieruit bleek dat de gebruikte zuiveringsmethodes een

verwijderingspercentage tussen 62,7 % en 82,8 % voor benzoëzuur haalden.

Tenslotte werd het drainwater voor en na AK filtering via fluorescentie spectroscopie

gekarakteriseerd. Er waren telkens fulvine en humuszuren alsook wateroplosbare

bacteriële bijproducten in het water aanwezig. De relatieve verwijdering van deze

componenten verschilde echter veel tussen de verschillende gemeten stalen. De

maximum behaalde relatieve verwijdering werd gemeten bij bedrijf 5 waarbij

verwijderingspercentages tot 53,4 % behaald werden.

Kwantitatieve data voor de andere stoffen ontbreken echter nog, het bekomen van deze

data is echter cruciaal voor het bepalen van de efficiëntie van de gebruikte

zuiveringsmethoden. In een volgende onderzoeksfase zou een kwantitatieve analyse van

de meest schadelijke exudaten waaronder stearine –en vanillinezuur moeten gebeuren.

Deze metingen zouden uitgevoerd kunnen worden via een GC/MS meting na vriesdrogen

(Sectie 2.3.2). Bovendien is er nood aan extra informatie omtrent de impact van niet

eerder beschreven exudaten zoals o.a. beta-sitosterol, catechol en resorcinol op de groei

van diverse teelten. Dit zou eventueel uitgevoerd kunnen worden onder de vorm van

bioassays.


62

LITERATUURLIJST

Adler, P.R. et al., 2003. Mechanistic approach to phytoremediation of water. Ecological Engineering, 20(3), pp.251–264. Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0925857403000442 [Accessed April 6, 2015].

Aiken, G.R. et al., 1992. Isolation of hydrophilic organic acids from water using nonionic macroporous resins Hydrophobic acids XAD - 4 ~ I NaOH ). Hydrophilic acids. , 18(4), pp.567–573.

Aryal, R., Grinham, A. & Beecham, S., 2014. Tracking Inflows in Lake Wivenhoe during a Major Flood Using Optical Spectroscopy. Water, 6(8), pp.2339–2352. Available at: http://www.mdpi.com/2073-4441/6/8/2339/ [Accessed May 21, 2015].

Asaduzzaman, M. et al., 2012. Growth and Yield Recovery in Strawberry Plants under Autotoxicity through Electrodegradation. , 77(2), pp.58–67.

Asao, T. et al., 2003. Autotoxicity of root exudates from taro. , 97, pp.389–396.

Asao, T. et al., 2008. Electrodegradation of Root Exudates to Mitigate Autotoxicity in Hydroponically Grown Strawberry ( Fragaria · ananassa Duch .) Plants. , 43(7), pp.2034–2038.

Asao, T. et al., 2004. search of autotoxic substances in some leaf vegetables. j. Japan. Soc. Hort. Sci., 3(73), pp.247–249.

Babel, S. & Kurniawan, T.A., 2003. Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from contaminated water: a review. Journal of hazardous materials, 97(1-3), pp.219–43. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12573840.

Badri, D. V. & Vivanco, J.M., 2009. Regulation and function of root exudates. Plant, Cell & Environment, 32(6), pp.666–681. Available at: http://doi.wiley.com/10.1111/j.1365-

3040.2009.01926.x [Accessed July 9, 2014].

Bais, H.P. et al., 2006. The role of root exudates in rhizosphere interactions with plants and other organisms. Annual review of plant biology, 57, pp.233–66. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16669762 [Accessed July 9, 2014].

Bertin, C., Yang, X. & Weston, L.A., 2003. The role of root exudates and allelochemicals in the rhizosphere. , pp.67–83.

Brimecombe, M.J., De leij, F.A. & Lynch, J.M., 2000. The effect of root exudates on rhizosphere microbial populations. In R. Pinton, Z. Varini, & P. Nannipieri, eds. The thizosphere, biochemistry and organic substances at the soil-plant interface. New York: Marcel Dekker, pp. 95–140.

Bro, R., 1997. PARAFAC . Tutorial and applications. , 38, pp.149–171.

Cao, K.Q. & Wang, S.T., 2007. Autotoxicity and soil sickness of strawberry (Fragaria X ananassa). Allelopathy journal, 20(1), pp.103–114.


63

Chaparro, J.M. et al., 2013. Root exudation of phytochemicals in Arabidopsis follows specific patterns that are developmentally programmed and correlate with soil microbial functions. PloS one, 8(2), p.e55731. Available at: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=3562227&tool=pmcentrez&rendertype=abstract [Accessed March 24, 2015].

Chen, W. et al., 2003. Fluorescence Excitation - Emission Matrix Regional Integration to Quantify Spectra for Dissolved Organic Matter. , pp.5701–5710.

Chen, X.G. et al., 1997. Growth of a lettuce crop at low ambient nutrient concentrations: A strategy designed to limit the potential for eutrophication. JOURNAL OF PLANT NUTRITION, 20(10), pp.1403–1417.

Cooksey, K.E., 1995. Adhesion of bacteria and diatoms to surfaces in the sea : a review. , 9(Cooksey 1981), pp.87–96.

Dayan, F.E., Howell, J. & Weidenhamer, J.D., 2009. Dynamic root exudation of sorgoleone and its in planta mechanism of action. Journal of experimental botany, 60(7), pp.2107–17. Available at: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2682501&tool=pmcentrez&rendertype=abstract [Accessed March 30, 2015].

De-la-Pena, C. et al., 2008. Root-Microbe Communication through Protein Secretion. Journal of Biological Chemistry, 283(37), pp.25247–25255. Available at: http://www.jbc.org/cgi/doi/10.1074/jbc.M801967200 [Accessed April 4, 2015].

Dufour, L. & Gue, V., 2005. Nutrient solution effects on the development and yield of Anthurium andreanum Lind . in tropical soilless conditions. , 105, pp.269–282.

Elliott, M. a, Digiano, F. a & Sobsey, M.D., 2011. Virus attenuation by microbial mechanisms during the idle time of a household slow sand filter. Water research, 45(14), pp.4092–102. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21665239 [Accessed May 9, 2014].

Escudero, N. et al., 2014. A metabolomic approach to study the rhizodeposition in the tritrophic interaction: tomato, Pochonia chlamydosporia and Meloidogyne javanica. Metabolomics, 10(5), pp.788–804. Available at:

http://link.springer.com/10.1007/s11306-014-0632-3 [Accessed March 25, 2015].

Fan, T.W. et al., 1997. Comprehensive Analysis of Organic Ligands in Whole Root Exudates Using Nuclear Magnetic Resonance and Gas Chromatography – Mass Spectrometry. , 68(251), pp.57–68.

Fan, T.W. et al., 2001. Comprehensive chemical pro ® ling of gramineous plant root exudates using high-resolution NMR and MS. , 57, pp.209–221.

Frezza, D. et al., 2005. Soilless Culture Technology for High Quality Lettuce. , 4453, pp.43–48.

Glinwood, R. et al., 2003. CHANGE IN ACCEPTABILITY OF BARLEY PLANTS TO APHIDS AFTER EXPOSURE TO ALLELOCHEMICALS FROM COUCH-GRASS ( Elytrigia repens ). , 29(2), pp.261–275.


64

Haas, R. and, 2001. Amberlite TM xad4. , (Figure 1), pp.3–6.

Hancock, D.W., 2005. Autotoxicity in Alfalfa ( Medicago sativa L .): Implications for Crop Production,

Huang, L.-F. et al., 2013. Plant-soil feedbacks and soil sickness: from mechanisms to application in agriculture. Journal of chemical ecology, 39(2), pp.232–42. Available at:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23385367 [Accessed May 8, 2015].

Hughes, M. et al., 1999. Effects of the exposure of roots of Alnus glutinosa to light on flavonoids and nodulation. CANADIAN JOURNAL OF BOTANY-REVUE CANADIENNE DE BOTANIQUE, 77(9), pp.1311–1315.

Hutzler, P. et al., 1998. Tissue localization of phenolic compounds in plants by confocal laser scanning microscopy. , 49(323), pp.953–965.

Jose, J. & Franco, A., 2007. Research Reports. , 17(March).

Kitazawa, H. et al., 2005. Autotoxicity of root exudates from strawberry in hydroponic culture. Journal of Horticultural Science & Biotechnology, 80(6), pp.677–680.

Kristensen, E. et al., 2008. Organic carbon dynamics in mangrove ecosystems: A review. Aquatic Botany, 89(2), pp.201–219. Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304377007001817 [Accessed July 9, 2014].

Kumar, R.R. & Cho, J.Y., 2014. Reuse of hydroponic waste solution. Environmental science and pollution research international, 21(16), pp.9569–77. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24838258 [Accessed March 30, 2015].

Lee, J.G., Lee, B.Y. & Lee, H.J., 2006. Accumulation of phytotoxic organic acids in reused nutrient solution during hydroponic cultivation of lettuce (Lactuca sativa L.). Scientia Horticulturae, 110(2), pp.119–128. Available at: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304423806002445 [Accessed September 23, 2014].

Li, N.Z., 2008. Effect of Humic Acids on the Cucumber Seed Germination and Seedling Growth under Exogenous Cinnamic Acid Stress. Fujian Agriculture and Forestry University.

Liu, Y.H. et al., 2007. Plant autotoxicity research in southern China. , 19(1), pp.61–74.

Marschner, H., 1995. Mineral Nutrition of Higher Plants, Academic Press.

McCully, M., 2005. The rhizosphere: the key functional unit in plant/soil/microbial interactions in the field. Implications for the understanding of allelopathic effects. In 4th World congress on allelopathy. Wagga Wagga, pp. 1–8.

Meerungrueang, W. & Panichayupakaranant, P., 2014. Antimicrobial activities of some Thai traditional medical longevity formulations from plants and antibacterial compounds from Ficus foveolata. PHARMACEUTICAL BIOLOGY, 52(9), pp.1104–

1109.


65

Metcalf, L., Eddy, H.P. & Tchobanoglous, G., 2004. Wastewater engineering : treatment, disposal, and reuse, New York [etc.]: McGraw-Hill.

Murphy, K.R. et al., 2013. Fluorescence spectroscopy and multi-way techniques. PARAFAC. Analytical Methods, 5(23), p.6557. Available at: http://xlink.rsc.org/?DOI=c3ay41160e [Accessed April 8, 2015].

Neumann, G. et al., 2014. Root exudation and root development of lettuce (Lactuca sativa L. cv. Tizian) as affected by different soils. Frontiers in microbiology, 5(January), p.2. Available at: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=3901204&tool=pmcentrez&rendertype=abstract [Accessed August 27, 2014].

Nichols, M., 2011a. Mobile gullies in Belgium. Practical Hydroponics & Greenhouses, (116).

Nichols, M., 2011b. Mobile Gullies in Belgium. Practical Hydroponics & Greenhouses,

(116), pp.54–57.

Raviv, M., Silber, A. & Medina, S., 1998. The effect of medium disinfestation on cut rose productivity and on some chemical properties of tuff 1. , 74(2057), pp.285–293.

Salisbury, F.B. & Ross, C.W., 1992. Plant physiology, Belmont, Calif Wadsworth Pub. Co.

Schijven, J.F. et al., 2013. A mathematical model for removal of human pathogenic viruses and bacteria by slow sand filtration under variable operational conditions. Water research, 47(7), pp.2592–602. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23490102 [Accessed April 30, 2014].

Simpson, D.R., 2008. Biofilm processes in biologically active carbon water purification. Water research, 42(12), pp.2839–48. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18405938 [Accessed May 6, 2014].

Stedmon, C.A. & Bro, R., 2008. OCEANOGRAPHY : METHODS Characterizing dissolved organic matter fluorescence with parallel factor analysis : a tutorial. , pp.572–579.

Trejo-téllez, L.I. & Gómez-merino, F.C., 1998. Nutrient Solutions for Hydroponic Systems. , pp.1–23.

Vercramer, A., 2007. integraal waterbeheer op land- en tuinbouwbedrijven,

Verhagen, J.B.G.M., 2009. Trends in Rooting Media in Dutch Horticulture during the Period 2001- 2005 : the New Growing Media Project,

Weiguang, L. et al., 2002. Mechanism of organic manure relieving the autotoxicity to continuous croppig cucumber. Shanghai Nongye Xuebao, 18(2), p.52—56. Available

at: http://europepmc.org/abstract/CBA/382313.

Wentzell, A.M. & Kliebenstein, D.J., 2008. Genotype, age, tissue, and environment regulate the structural outcome of glucosinolate activation. Plant physiology, 147(1), pp.415–28. Available at: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=2330308&tool=pmcentrez&rendertype=abstract [Accessed April 7, 2015].


66

Weston, L.A. & Mathesius, U., 2014. Root Engineering A. Morte & A. Varma, eds. , 40, pp.221–247. Available at: http://link.springer.com/10.1007/978-3-642-54276-3 [Accessed April 4, 2015].

Whipps, J.M., 1990. Carbon economy. The rhizosphere, pp.59–97.

Yu, J.Q., Lee, K.S. & Matsui, Y., 1993. Effect of the addition of activated charcoal to the nutrient solution on the growth of tomato in hydroponic culture. Soil Science and Plant Nutrition, 39(1), pp.13–22. Available at: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00380768.1993.10416970 [Accessed March 30, 2015].

Zekki, H., Gauthier, L. & Gosselin, A., 1996. Growth , Productivity , and Mineral Composition of Hydroponically Cultivated Greenhouse Tomatoes , with or without Nutrient Solution Recycling. , 121(6), pp.1082–1088.


67

Bijlagen

Figuur 1: Contourplots van de verschillende componenten uit het afvalwater van bedrijf 3 (MGS)



68

Figuur 3: Contourplots van de verschillende componenten uit het afvalwater van PSKW 2 (MGS)


Karakterisering en analyse van wortelexudaten in ... · Tabel 3: Samenvattende tabel met...

Documents

Transcript of Karakterisering en analyse van wortelexudaten in ... · Tabel 3: Samenvattende tabel met...