Wody powierzchniowe oraz gleby są stale narażone na skażenie- od ścieków, przez pozostałości poprzemysłowe, po zanieczyszczenia ze spalin i to wcale nie koniec zagrożeń. Również katastrofy ekologiczne mogą się do tego przyczynić. Rekultywacja w sposób tradycyjny jest procesem bardzo kosztownym, który wiąże się z wieloma negatywnymi skutkami dla środowiska, takimi jak np. zmiana struktury gleby, czy generowanie hałasu. Naturalną i znacznie tańszą alternatywą dla mechaniczno-chemicznego oczyszczania okazała się fitoremediacja. Na czym ona polega?
Fitoremediacja to technologia oczyszczania środowiska wykorzystująca żywe rośliny.
Czasem słyszy się, że warzywa rosnące przy ruchliwych drogach są dla nas niezdrowe. Dlaczego? Bo magazynują w swoich tkankach metale ciężkie, które pobrały z gleby. Jest to jedna ze sztuczek, jaką rośliny stosują by unieszkodliwić toksyny. Potrafią one to robić na kilka sposobów, m.in. wydzielając do gleby związki chelatujące, które wiążą i unieszkodliwiają dane cząsteczki w glebie, pobierając i odkładając w tkance między komórkami, czy odkładając w sezonowo zrzucanych organach, jakimi są liście, a nawet są w stanie metabolizować te związki do mniej toksycznych. Umiejętność ta została już dawno zauważona i prowadzi się od tamtego czasu liczne badania. W praktyce jak do tej pory znalazło zastosowanie kilka jej rodzajów. W Polsce już na początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku powstało kilkanaście oczyszczalni ścieków bazujących na fitoremediacji.
Jak to działa?
Jak już wspomnieliśmy, istnieje kilka rodzajów fitoremediacji, często u jednej rośliny można zaobserwować więcej niż tylko jeden z nich. Są to fitoekstrakcja, fitostabilizacja, fitodegradacja, fitoewaporacja oraz ryzofiltracja. Pierwszy z nich, fitoekstrakcja, polega na hodowaniu na skażonej glebie roślin, które silnie pobierają i magazynują w swoich organach interesujące nas związki. Pod koniec ich okresu wegetacji zbiera się je za pomocą typowych maszyn rolniczych i unieszkodliwia konwencjonalnych metodami, np. termicznymi, czy mikrobiologicznymi. Czasem do gleby dodaje się związki, np. EDTA, które ułatwiają roślinom pobór tych substancji. Spośród omawianych technik jest to wiodącą metoda w przypadku skażenia metalami ciężkimi i materiałami radioaktywnymi. Fitostabilizacja z kolei pomoże tylko w zahamowaniu rozprzestrzeniania niekorzystnych związków i nie zapewni usunięcia ich że środowiska. Mechanizm ten opiera się o wydzielanie do gleby przez roślinę związków, które wtrącą jony metali w postaci nierozpuszczalnych soli. Zmodyfikowane związki roślina później zwiąże albo w korzeniach, albo na ich powierzchni lub strefie ryzosferowej. Oczyszczanie poprzez fitodegradację wykorzystuje nie tylko roślinę, ale i bakterie zamieszkujące jej strefę ryzosferową. Związki chemiczne są w tym przypadku przetwarzane przez drobnoustroje na inne i następnie wbudowywane w tkanki rośliny. Zdaje się, że najwięcej kontrowersji może budzić fitoewaporacja, w której roślina pobrane związki toksyczne przetwarza do mniej szkodliwych i następnie transpiruje, w wyniku czego dostają się one do powietrza. Metoda ta stosowana jest głównie do oczyszczania gleb i wód skażonych rtęcią, arsenem, selenem i niektórymi związkami organicznymi, w tym benzenem I fenolem. Ostatnią metodą jest ryzofiltracja, wykorzystująca umiejętność korzeni (nawet martwych) do absorpcji i adsorpcji zanieczyszczeń z wody i ścieków. Wykorzystuje się ją w przypadkach niskiego skażenia środowiska wodnego metalami ciężkimi, zwłaszcza ołowiem.
Jakie rośliny będę dobrymi fitoremediatorami?
Przede wszystkim dobór rośliny zależy od tego, jakie zanieczyszczenie ma usuwać. Najlepiej by radziła sobie z kilkoma na raz, jeśli tyle jest obecnych. Musi być odporna na wysokie stężenia tych związków i posiadać co najmniej jeden z powyżej opisanych mechanizmów wyprofilowanych w ich kierunku. Gdy już znajdziemy grupę, która spełnia powyższe warunki należy wybrać te o jak największym przyroście biomasy (większa roślina zagwarantuje lepsze usuwanie niechcianych związków) i jak najwyższym stopniu pobierania zanieczyszczeń, co zagwarantuje nam szybsze oczyszczanie. Ze względów praktycznych prowadzi się wiele badań nad stworzeniem genetycznie modyfikowanych roślin, które miałyby posłużyć do fitoremediacji. Naukowcy pożądają przede wszystkim szybszego przyrostu biomasy oraz lepszego pobierania i metabolizowania, do czego wykorzystują głównie geny pochodzące od drobnoustrojów. Zasadniczym problemem jednak są mocne ograniczenia prawne dotyczące hodowli roślin GM, szczególnie na terenach otwartych.
Jak wszystko, fitoremediacja ma swoje zalety i wady.
Warto cenić ją za niskie koszty i mniejsze negatywne oddziaływanie na środowisko. Oprócz tego jest łatwa do wdrożenia i utrzymania oraz stosunkowo przyjazna dla środowiska, także dzięki temu, że nie generuje hałasu, a nawet jeśli fitoremediatorami są drzewa, potrafi go zniwelować. Jednakże trzeba się liczyć z tym, że gleba będzie oczyszczona tylko mniej więcej do głębokość, do której sięgają korzenie i zajmie więcej czasu niż konwencjonalne oczyszczanie. Dodatkowo spożycie przez zwierzęta organów rośliny może doprowadzić do wprowadzenia zanieczyszczeń do łańcucha pokarmowego, dlatego tak ważne jest odpowiednie dobranie gatunku fitoremediatora.