Због наглог раста светске популације, индустријализације друштва и прекомерне употребе заштитних средстава у пољопривреди, на нашој се планети убрзано смањује количина расположивих незагађених пољопривредних површина. Директна последица овог тренда у будућности би могла значити недовољну производњу хране за наше потомке.


Као директна последица индустријске, војне или пољопривредне делатности широм света, све је више загађених површина као и загађених водотокова. Нагомилавање отровних загађивача (тешки метали, радионуклеиди, растварачи...) оптерећује производни капацитет екосистема. Тло учестало прима, веже и задржава штетне материје. Али, ако унос тих полутаната пређе одређену границу, тло почиње представљати здравствени ризик. Светске плодне површине се из дана у дан смањују, глад повећава, а катастрофа због људског немара поприма још веће размере. Санирање контаминираног тла конвенционалним методама као што су ископавање и уклањање загађеног тла је често прескупо и примењиво само на мањим површинама. Такође, конвенционалне методе третирања тла га често чине неплодним и непогодним за пољопривредну производњу због уништавања микрофлоре. Зато, данашња научна гарнитура размишља у смеру алтернативних еколошки прихватљивих метода оздрављења загађених тала, имајући у виду намену тла након третирања.


Конвенционалне методе санирања загађених тала темеље се на ископавању/испумпавању те одвозу тла на другу локацију на којој се оно накнадно физички изолује одлагањем у бачве или закопавањем у дубље слојеве земље. Ово су скупе методе због утрошка енергије за ископавање и превоз. Такође, тлу се квалитет може поправљати (на месту настанка) на начин који не укључује премештање загађеног тла већ се врши хемијско третирање. Хемијску санацију можемо темељити на стабилизацији, солидификацији, оксидацији или калцификацији, ипак проблематична остаје еколошка прихватљивост оваквих метода због употребе хемикалија. И на крају, могуће је вршити санирање тла садњом погодних биљних врста и насељавањем одабраних гљива које ће утицати на смањење нивоа токсина у тлу.



Шта је то фиторемедијација и како нам може помоћи у чишћењу тла?


Појам "фиторемедијација" сковао је др. Илyа Раскин са Роџерс Универзитета - биотехнолошког центра за пољопривреду и околину. Он је био члан стручног тима који је послат у Чернобил након катастрофе ради анализе здравствене исправности хране произведене на том подручју. Овај термин се користи за процес који се темељи на способности зелених биљака да излуче и концентришу одређене елементе у екосистему. Ово је релативно нов процес чишћења тла (примена почела почетком 80-их година), но већ је тестиран на више од 200 локација широм света. Еколошки је прихватљива технологија која користи биљке за разградњу, асимилацију, метаболизам или детоксификацију различитих загађивача околне. Користи се за уклањање загађивача из тла, воде и ваздуха. Након третирања, тло се може поновно користити за производњу хране.


Осим биљака, организми који учествују у фиторемедијацији су биљкама придружени микроби, а понекад и гљиве. Професор биохемије Б. Фрац Ланг из Монтреала који је укључен на истраживању утицаја бактерија и гљивица на фиторемедијацију тврди: “Нису биљке те које су кључне за чишћење тла, већ симбиотски микроорганизми на корену!”.



Врсте фиторемедијације


Стручњаци су током тестирања технологије развили неколико начина санације тла помоћу биљака, зависно од врсте и количине загађивача, месту контаминације и типу биљке:


- Фитостабилизација.
Биљка коренским системом стабилизује полутанте и спречава њихово отицање. Корен имобилизује тешке метале чиме се смањује њихова доступност, а тиме и штетност за околину. Биљке које се користе у овој технологији толерантне су на велике количине тешких метала, имају високу способност продукције коренске биомасе и могућност везивања полутаната на корен. Овом се методом најчешће санирају тла загађена минама.

- Фитофилтрација/ризофилтрација.
Филтрирање воде кроз кориенску масу ради уклањања отровних материја. Отрови се акумулирају у корењу.

- Фитоволатизација.
Везивање штетних материја из тла у биљку те њихово испуштање у атмосферу кроз лишће.

- Фитоекстракција.
Процесом хиперакумулације биљка акумулира метале и редистрибуира их у надземне делове. Фитоекстракција се може потпомоћи додавањем материја које утичу на топљивост или покретљивост токсина.

- Фитотрансформација.
Кориштењем ове методе биљка хемијски мења загађивач у некакву нетоксичну материју. Најчешће се користи за штетне органске материје, пестициде, експлозиве, отапала. Такође и микроорганизми у симбиози с кореном биљака имају способност метаболизовања полутаната. Биљке из рода Canna, користе се за ову методу.

- Фитостимулација.
Повећање микробиолошке активности у сврху разградње загађивача додавањем одређених материја у тло. Овај је процес познат и као ризосферна деградација.




За које загађиваче се користи фиторемедијација?


Тешки метали на сва жива бића делују изразито токсично јер се таложе у организму без могућности излучивања. Како доспевају у тло, пасивно заостају у порама тла или се активно вежу за колоидни комплекс. Сматра се да данас на светском тржишту постоји преко 1.500 активних материја с пестицидним учинком. Органохлорни и органофосфорни пестициди употребљавају се у производњи хране због своје делотврности и ниске цене. Ови постојани органски загађивачи дуго након примене могу заостајати у тлу или ући у водене токове, па тако доспети директно у прехрамбени ланац. Међу токсинима су још: радионукелиди, растварачи, експлозиви, сирова нафта и њени деривативи, полиароматски угљеноводоници и оцедне воде.




Како изабрати биљну врсту погодну за процес фиторемедијације?


Фиторемедијацијска биљна врста мора бити неинвазивна врста коју животиње не воле јести. Биљка се бира према њеној способности издвајања токсина из околине, прилагођености на локалне климатске прилике, велику производњу зелене масе, дубини до које корен продире, компатибилности са врстом тла које ће се санирати, брзини раста, једноставности садње и одржавања као и способности да упије велике количине воде.


Научници се слажу да стабла боље од зељастих биљака и ефикасније третирају загађења на дубљим тлима. Најпопуларније стаблашице су врбе и тополе због великог капацитета за упијање воде и брзог раста надземних делова.




Могу ли се и гљиве користити у санирању тла?


Успешност у биоразградњи токсичних загађивача утврђена је за гљиве белог труљења, посебно из рода Phanerochaete. Пол Е. Стамет познати је амерички миколог који држи ТЕД предавања о спашавању света помоћу гљива. Велики је заговорник микоремедијације - деконтаминације околине коришћењем гљива за које је познато да задржавају тешке метале. Стимулишући микробиолошке и ензимске активности, мицелиј смањује концентрацију токсина у тлу. Неке гљиве су хиперакумулатори, те у свом ткиву скупљају тешке метале из околног тла. Надаље, познато је да неки сојеви гљива успешно деградирају нервне отрове VH и сарин.



Једна од неколико доступних листа токсина и биљних врста на Интернету.

- Алуминијум – јечам, боб, хортензија, златошипка;
- Арсен – сунцокрет , гљива Sarcosphaera coronaria;
- Бензен – хлорофит, фикус, каланоа, геранија;
- Хром – уљана репица, сунцокрет;
- Бакар – индијска горушица, сунцокрет;
- Жива – уљана репица, врба Salix viminalis;
- Олово – брокула, купусњаче, уљана репица, сунцокрет;
- Кадмијум – горушица, купусњаче, сунцокрет;
- Цинк – горушице, брокула, купус, уљана репица, сунцокрет, црвена детелина;
- Цезијум – црвени јавор, горушица, купусњаче, репа, квиноја, кокосова палма, сунцокрет, тиса, бела детелина, кукуруз;
- Стронцијум-90 – канадски јавор, горушица, купусњаче, квиноја, сунцокрет, шаргарепа и першун, махунарке;
- Уранијум – амарант, купусњаче, сунцокрет, смрека, храст, кукуруз;
- Метил бромид – сунцокрет;


Органске загађиваче, пестициде, експлозиве, раствараче, индустријске хемикалије и друге ксенобиотике неутрализују биљке из рода Canna.



Предности методе фиторемедијације

Трошак енергије и укупни финансијски трошак фиторемедијације је значајно нижи од конвенционалних процеса деконтаминације. Биљке се могу једноставно надгледати и пратити промене концентрација отровних материја. Постоји могућност "рециклирања" вредних метала из пепела кориштених биљака. Ово је потенцијално најмање штетна метода јер користи живе организме (природу), а не хемикалије па има најмањи утицај на околину. Биљни материјал који је упио токсине се може обрадити: сушењем и паљењем. Крајња количина произведеног токсичног отпада након третирања је само мањи део количине токсичног отпада добијеног кориштењем конвенционалних метода.
















Недостаци методе фиторемедијације

Научници нису задовољни брзином којом биљке деконтаминирају тло па се улажу велики напори у проналажењу ГМО биљака које би радиле брже на уклањању полутаната из тла. У неким се случајевима гени јетре сисара уносе у биљке ради убрзавања детоксификације. Додуше, поставља се питање колико су оваква настојања етички прихватљива. Иако ова метода генерира значајно мање количине токсичног отпада, још увек се ломе копља око најбољег начина одлагања. Постоји нада да ће се зелена маса с накупљеним токсинима моћи у будућности користити као биогориво.


Успешност фиторемедијације зависи од дубине на којој се корење развија. Што је контаминант дубље у тлу, дуже ће требати корену да допре до њега.


Током фиторемедијације, долази до биоакумулације токсина који могу ући у ланац исхране. На тај начин постаје штетна за неке мале организме који је у природи конзумирају. Овај се проблем решава ограђивањем третираних подручја. Нисам пронашла податке о утицају акумулираних тешких метала у нпр. багрему на садржај багремовог меда. Код фиторемедијације, понекад проблем представља и неприлагођеност биљне врсте на климатске услове подручја у ком је потребно садити. Преживљавање биљака зависи о степену загађености третираног тла.




Примери употребе фиторемедијације

У Савезној држави Мичиген, фиторемедијација се користи на локацији познатој као Бакрена земља или месечева површина. Истраживачи су у контејнере с нормалним тлом додали бактерије које су пронађене у великом броју на локацијама загађеним отпадом из напуштених рудника бакра. Кукуруз који је посађен у овим контејнерима, иначе би се развијао успорено, но у присутности споменутих бактерија растао је брзо, у развијену велику биљку која упија бакар. Као и врба, кукуруз је популарна биљка за фиторемедијацију јер брзо расте и развија велику лисну масу. У близини Fort Worth, Texas, на подручју ваздухопловне базе посађена је врста тополе Populus deltoideus ради уклањања трихлоретена (ТCЕ). Ово је отровни растварач кориштен за чишћење борбених авиона који је доспео у воду. Тополе посађене на локацији Clackamus, у Орегону чисте испариве органске материје са илегалног одлагалишта отпада.


У Енглеској и Кини, биљка Eichhornia crassipes се користи за уклањање фосфора из воде, а у Индији за уклањање метала из испуста текстилне индустрије. Плантажа купуса је сађена у близини ливнице цинка у пољској Силесији. Као резултат ливнице, концентрације олова у тлу су биле повећане. У фебруару 1996. године, компанија Phytotech, Inc. је објавила да је развијен трансгенетски сој сунцокрета који може уклонити до 95 % отрова и радиоактивних честица за мање од 24 h. На локацији чернобилске катастрофе, сунцокрети се користе на плутајућим стиропорним платформама на малом језерцету. Биљка помаже санацији језерске воде јер корен упија радионуклиде цезијум 137 и стронцијум 90.


Истраживачи на једном британском универзитету су објавили у мају 1999. године у часопису Nature Biotechnology да су биљке трансгенетског дувана употребљиве за уклањање остатака експлозива. Жива, селен и органски загађивачи као што је PCB успешно се уклањају из тла коришћењем трансгенетских биљака које садрже бактеријске ензиме. Врста врбе Salix viminalis успешно је коришћена 1999. године у екстракцији кадмијума, цинка и бакра због своје способности брзог преноса тешких метала из корена у надземни део биљке, као и због способности производње велике количине биомасе која се можда једном буде користила као биогориво.




Како сами у свом врту можете утицати на ниво загађења?

Велики број истраживања фиторемедијацијских капацитета биљака је рађен на поврћу. Тако нпр. тикве и тиквице, излучују DDT (инсектицид) из загађеног тла и транспиришу га у атмосферу. Лупине извлаче неке хербициде и пестициде из тла и акумулишу их у семенкама. Биљке као што је кромпир привлаче креозот који задржавају на корену и кртоли. Неки стручњаци предлажу садњу сунцокрета уз путеве. И кукуруз Zea mays, може упити огромне количине олова, арсена, кадмијума. Сојеви биљака толерантни на количину соли у тлу (халофилна шећерна репа и јечам) учестало се користе за издвајање соли (NaCl) из тла која су претходно била потопљена морском водом. Горушица и амброзија се користе за акумулацију олова. Врсте из породице купусњача Brassica juncea и Brassica carinata у лабораторијским условима на металом обогаћеним вештачким тлима, најефикасније уклањају хром, олово, бакар и никл. Обични купус упија цезијум. И тако редом.


Ипак, можда је боље за санирање загађених тала користити биљке које нису уобичајене на нашим јеловницима да не бисмо грешком конзумирали затроване биљке. И јечам упија алуминијум, али остаје питање прихватљивости коришћења прехрамбене биљке за прочишћавање природног окружења. Зато, посадите јасен и багрем да би њихов коренски систем разградио PCB полихлорисани бифенил који се налази у великом броју комерцијалних инсектицида. Врста врбе Salix viminialis и остале врбе акумулирају велики број токсина, а не представљају људску храну (кадмијум, хром, бакар, олово, стронцијум, уранијум, PCB, ТCЕ). Тако, рогоз коренским ситемом извлачи олово и арсен. Љубичасти напрстак упија кадмијум, а та је биљка ионако отровна за људску конзумацију. Амброзија акумулира олово, но њу не би смо требали садити због људи који пате од алергија. Америчка црна топола Populus deltoides Marsh. упија огромне количине воде дневно, те упија арсен, атразин, хлорисане раствараче који се често користе за чишћење, као и пестициде, експлозиве и метале. Обични бршљан акумулира бензен, формалдехид, угљенични моноксид, нафту, толуен, ксилен. Наша бреза упија PCB (инсектициди) и PАH (из издувних гасова аутомобила).


Божиковина и њени сродници добро упијају кадмијум. Олеандер упија нафту, канадски јавор привлачи цезијум и плутонијум. Црни дуд фенолним материјама потстиче одређене бактерије које разграђују PCB. Такође, у лабораторијским условима је доказано да разграђује PАH материје. Смарагдна туја упија нафту. Обични кућни фикус акумулира формалдехид. Тамарис упија арсен, кадмијум, калцијум, бакар, олово, манган. Лопоч није само лепа водена биљка већ помаже у филтрацији бакра, хрома и мангана из воде. Могућности су велике, треба само пронаћи информације о проблематичном токсину и најпогоднијој биљној врсти.




Ефикасна метода за велике површине где контаминација није дубоко у тлу


Идеалан процес фиторемедијације тла био би такав да у целости разгради загађиваче без стварања међупроизвода те да не утиче на здравствену исправност коришћене биљке/гљиве/бактерије која би могла бити конзумирана. Најефикаснија је на подручјима која нису јако загађена. То је зато што јачи токсини и веће дозе, онемогућавају посађеним биљкама развој. Из разлога што биљке развијају велику коренску масу, фиторемедијација је ефикасна метода за велике површине где контаминација није продрла дубоко у тло. Додатно, фиторемедијација је најприлагодљивија метода за третирање тла, те се присутни токсини биљкама могу само везати, упити и задржати у лисној маси, трансформисати у прихватљиви хемијски облик или испустити у атмосферу. На крају, јефтинија је од конвенционалних метода деконтаминације. Уопштено, фиторемедијација има велики потенцијал у санирању тла загађених тешким металима, пестицидима, растварачима, бензином и експлозивима.





Весна Мијат


Текст преузет са https://www.agroklub.com/