Ostatni wpis na e-pole.pl w 2017 roku nie może być zbyt praktyczny. W końcu jest to czas odpoczynku. Choćby dlatego, że nowy sezon pełen pracy niebawem się rozpocznie. Dziś zatem – ciekawostka. Fitoremediacja.

Fitoremediacja

Fitoremediacja, czyli technologia przewidująca wykorzystanie roślin wyższych do oczyszczania gleby, wody, atmosfery czy osadów ściekowych. Technika ta opiera się na zdolności niektórych gatunków i odmian roślin wyższych do tolerancji, pobierania i gromadzenia wysokich stężeń związków toksycznych. Szczególnie ważną pozycję wśród zanieczyszczeń środowiskowych zajmują metale ciężkie. Wynika to z ich charakteru chemicznego. Są to pierwiastki, które nie podlegają degradacji, a ponadto łatwo kumulują się w środowisku.

Idea fitoremediacji narodziła się dawno temu. Literatura podaje, że już w XVII wieku odnotowano przykłady stosowania roślin do oczyszczania ścieków miejskich i rolniczych oraz kwaśnych wód kopalnych. Jednak rozwój współczesnych technologii i wiedza z zakresu takich dziedzin, jak fizjologia i biologia roślin, inżynieria środowiska, gleboznawstwo, uprawa roli, mikrobiologia oraz inżynieria genetyczna, pozwoliły na jej rozwój i zastosowanie w praktyce.

A co się dzieje z zanieczyszczeniami? Ulegają one całkowitej lub częściowej degradacji w roślinie, bądź są przekształcane w formy mniej toksyczne. Metoda ta ma zastosowanie do usuwania zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych występujących w środowisku glebowym i wodnym oraz w powietrzu.

Fitoremediacja jest techniką przyjazna dla środowiska naturalnego. Nie narusza struktury gleby oraz nie wpływa na zakłócanie jej życia biologicznego. Jest obiecującą i konkurencyjną technologią z powodu niskich kosztów, jak również ze względu na możliwość pełnego usunięcia zanieczyszczeń In situ, bez konieczności zdejmowania wierzchniej warstwy gleby.

Niestety są też i wady. Metoda ta posiada pewne ograniczenia. Jest techniką długotrwałą, czasami wymaga kilku lat (!), by rośliny oczyściły glebę do poziomu dopuszczalnego. Może być stosowana na terenach o małym i średnim stopniu skażenia, gdyż wykorzystuje organizmy żywe, których tolerancja na skażenie jest ograniczona.

Metody fitoremediacji

Fitoremediacja ma niezwykle szeroki zakres usuwania zanieczyszczeń ze skażonego środowiska, dlatego też podzielono ją na kilka działów:

Fitodegradację - wykorzystuje rośliny i związane z nimi mikroorganizmy do rozkładu toksycznych substancji organicznych;

Ryzofiltrację - wykorzystuje sorpcję zanieczyszczeń, głównie jonów metali nagromadzonych w wodach i ściekach, przez korzenie roślin;

Fitostabilizację - wykorzystującą rośliny do obniżenia bioprzyswajalności zanieczyszczeń obecnych w środowisku;

Fitowolatalizację - usuwa pewne substancje z gleby w wyniku przemiany ich w związki lotne i wydzielania do atmosfery;

Fitoekstrakcję - polegającą na kumulacji zanieczyszczeń nagromadzonych w glebie w częściach roślin możliwych do zebrania. Znajduje ona szerokie zastosowanie w usuwaniu nagromadzonych w glebie, wodzie i powietrzu zanieczyszczeń jonami metali ciężkich przez wykorzystanie roślin o wysokiej produkcji biomasy. Rośliny te nazwano hiperakumulatorami ze względu na zdolność do akumulacji w pędach nadziemnych około 1% metali ciężkich. Pobieranie jonów metali ciężkich modyfikowane jest przez szereg czynników, dlatego sama obecność jonów metali ciężkich w glebie nie wystarczy by były kumulowane w tkankach roślin. Do czynników tych należą przede wszystkim:

• właściwości gleby
• właściwości samej rośliny
• indukcja kumulacji poprzez celowe dodawanie do gleby związków chelatujacych (fitoekstrakcja wspomagana)

Całkowita ilość kumulowanych metali w tkankach roślinnych zależy od możliwości samej rośliny, jak również od ilości biomasy wytworzonej przez roślinę na danej jednostce powierzchni. Fakt ten pozwala wyróżnić dwa rodzaje fitoekstrakcji: indukowaną i ciągłą.

Fitoekstrakcja indukowana (wspomagana) opiera się na dodawaniu substancji chelatujacych takich jak EDTA, hydroksyetyleno - EDTA, które powodują zwiększenie ilości pobieranego ołowiu.

Fitoekstrakcja ciągła opiera się na uprawie roślin hiperakumulatorowych w zanieczyszczonej glebie. W metodzie tej wykorzystuje się naturalne predyspozycje roślin, nie stosuje się żadnych związków ułatwiających i przyspieszających oczyszczanie. Jest to technika opierająca się na intensywnej produkcji biomasy roślinnej przy jednoczesnym kumulowaniu metali ciężkich, a następnie zbiorze silnie toksycznego materiału i jego utylizacji.

Fotografia: Lihagen (Wikimedia Commons)