Effects of contaminated irrigation water from the Bahr El-Baqar drain on crops, as determined by experiments with wheat Triticum sp. Port Said, Egypt

Abstract

Abstract

The Bahr El-Baqar drain is considered one of the most contaminated waters in Egypt, and along the drain the farmers use its water for irrigation. This study aimed to investigate effects of this irrigation water on crops, with special focus on metal contaminants, using wheat (Triticum sp) as model species. Also, protective effects (against heavy metal poisoning) of adding mycorrhiza forming fungi was investigated, however no such effects were found. The Bahr El-Baqar water has to be considered unsuitable for irrigation as it exceeds WHO threshold values for all investigated metals. Detrimental effects of these metals on plants based on ratios between measured values and threshold values was in the following order: Co>Cd>Mn>Cu>Pb>Zn. However, for reasons discussed the uncertainty is high regarding what metals pose the largest threat. In comparison with clean control water the drain water slowed plant growth, lowered biomass, shortened straw length, inhibited root development as well as increased the damage-disease frequency. Also, the drain water treatments, showed somewhat longer germination time (p<0.10). Interestingly, one kind of plant damage (yellow patches) was more common in the control group, nutrient limitation being a likely cause. The effect of soil contamination on plants could not be tested as there were practically no germinations in the control soil, possibly because this soil was too highly compacted.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning:

Effekter av förorenat vatten på grödor

Sötvatten är en allt mer begränsad råvara och snabbt växande befolkningar i länder med begränsande vattenresurser är speciella problemområden. Egypten är ett sådant land, vars enda källa till sötvatten är Nilen. Egyptens befolkning var 21 miljoner 1950 och beräknas kunna vara 129 miljoner 2050. Alla dessa människor behöver dagligen rent vatten att dricka och att bevattna åkrarna med. Problemet är att medan befolkningen växer så minskar tillgången på rent vatten. Bönder tvingas använda förorenat vatten till sina grödor, då inget annat alternativ finns.

Bahr El-Baqar dräenerings kanal är en av Egyptens mest förorenade vattendrag och löper genom ett jordbruksintensivt område. Jag var del i ett svenskt arbetslag som tillsammans med egyptiska kollegor undersökte effekter av konstbevattning längs Bahr El-Baqar. Projektet var sponsrat av SIDA och var ett samarbetsprojekt mellan Biologiska institutionen vid Lunds universitet, LTH och Suez Canal University i Egypten.

Vi valde att undersöka hur förorenat vatten och förorenad jord påverkar vete, eftersom den grödan är vanlig i Egypten såväl som resten av världen. Fyra olika behandlingar undersöktes: 1; Förorenat vatten med förorenad jord, 2; förorenat vatten med ren jord, 3; rent vatten med ren jord, 4; rent vatten med förorenad jord. Det förorenade vattnet togs direkt från Bahr El-Baqar och jordarna valdes med hjälp av lokalkännedom av våra Egyptiska kollegor. Den förorenade jorden hade bevattnats från Bahr El-Baqar under 20 års tid och bör ha förorenats under denna tid. Den rena jorden hade bevattnats med vatten från tankbilar och låg långt från Bahr El-Baqar.

Ett problem uppstod med den rena jorden. I stort sett inget kunde växa i den, varför vi senare ifrågasatte huruvida denna jord var ren. Vi tror emellertid att jorden var infertil p.g.a. att den var alltför kompakterad och att inte tillräckligt med syre nådde rötterna. Två behandlingar kvarstod dock och resultaten från dessa var följande: Vetet från behandlingarna som utsattes för det förorenade vattnet växte långsammare, hade lägre biomassa, sämre utvecklat rotsystem och hade högre grad av sjukdomar/skador jämfört med vetet som fick rent vatten.

Långsammare tillväxt och lägre biomassa, samt produktionsbortfall p.g.a. sjukdom/växt-skada är allvarliga effekter på grödor, speciellt med tanke på bristen av mat och den snabbt växande befolkningen i Egypten. Vidare finns givetvis risken att gifter tas upp i den delen av växten som används för föda, men uppgifter om detta saknas i vår undersökning. Dock överskrider Bahr El-Baqar flera av WHO gränsvärden för flera tungmetallkoncentrationer i bevattningsvatten. Till exempel överskred kadmium, kobolt och koppar gränsvärdena mer än tusen gånger.

Vatten är en av våra viktigaste resurser och måste skyddas. Betänk att enligt WHOs beräkningar kommer 40 % av mänskligheten att behöva leva med vattenransoneringar år 2055. Förorenar vi vattnet blir siffran ännu högre.

Handledare: Olof Regnell
Examensarbete för asterexamen30 hp i ekotoxikologi 2013
Biologiska institutionen, Lunds universitet

• author: Brantberg, John
• supervisor: Olof Regnell
• organization: Degree Projects in Biology
• course: BIOM14 20092
• year: 2013
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 4195873
• date added to LUP: 2013-12-16 14:04:05
• date last changed: 2013-12-16 14:04:05