Zbog naglog rasta svetske populacije, industrijalizacije društva i prekomerne upotrebe zaštitnih sredstava u poljoprivredi, na našoj se planeti ubrzano smanjuje količina raspoloživih nezagađenih poljoprivrednih površina. Direktna posledica ovog trenda u budućnosti bi mogla značiti nedovoljnu proizvodnju hrane za naše potomke.


Kao direktna posledica industrijske, vojne ili poljoprivredne delatnosti širom sveta, sve je više zagađenih površina kao i zagađenih vodotokova. Nagomilavanje otrovnih zagađivača (teški metali, radionukleidi, rastvarači...) opterećuje proizvodni kapacitet ekosistema. Tlo učestalo prima, veže i zadržava štetne materije. Ali, ako unos tih polutanata pređe određenu granicu, tlo počinje predstavljati zdravstveni rizik. Svetske plodne površine se iz dana u dan smanjuju, glad povećava, a katastrofa zbog ljudskog nemara poprima još veće razmere. Saniranje kontaminiranog tla konvencionalnim metodama kao što su iskopavanje i uklanjanje zagađenog tla je često preskupo i primenjivo samo na manjim površinama. Takođe, konvencionalne metode tretiranja tla ga često čine neplodnim i nepogodnim za poljoprivrednu proizvodnju zbog uništavanja mikroflore. Zato, današnja naučna garnitura razmišlja u smeru alternativnih ekološki prihvatljivih metoda ozdravljenja zagađenih tala, imajući u vidu namenu tla nakon tretiranja.


Konvencionalne metode saniranja zagađenih tala temelje se na iskopavanju/ispumpavanju te odvozu tla na drugu lokaciju na kojoj se ono naknadno fizički izoluje odlaganjem u bačve ili zakopavanjem u dublje slojeve zemlje. Ovo su skupe metode zbog utroška energije za iskopavanje i prevoz. Takođe, tlu se kvalitet može popravljati (na mestu nastanka) na način koji ne uključuje premeštanje zagađenog tla već se vrši hemijsko tretiranje. Hemijsku sanaciju možemo temeljiti na stabilizaciji, solidifikaciji, oksidaciji ili kalcifikaciji, ipak problematična ostaje ekološka prihvatljivost ovakvih metoda zbog upotrebe hemikalija. I na kraju, moguće je vršiti saniranje tla sadnjom pogodnih biljnih vrsta i naseljavanjem odabranih gljiva koje će uticati na smanjenje nivoa toksina u tlu.



Šta je to fitoremedijacija i kako nam može pomoći u čišćenju tla?


Pojam "fitoremedijacija" skovao je dr. Ilya Raskin sa Rodžers Univerziteta - biotehnološkog centra za poljoprivredu i okolinu. On je bio član stručnog tima koji je poslat u Černobil nakon katastrofe radi analize zdravstvene ispravnosti hrane proizvedene na tom području. Ovaj termin se koristi za proces koji se temelji na sposobnosti zelenih biljaka da izluče i koncentrišu određene elemente u ekosistemu. Ovo je relativno nov proces čišćenja tla (primena počela početkom 80-ih godina), no već je testiran na više od 200 lokacija širom sveta. Ekološki je prihvatljiva tehnologija koja koristi biljke za razgradnju, asimilaciju, metabolizam ili detoksifikaciju različitih zagađivača okolne. Koristi se za uklanjanje zagađivača iz tla, vode i vazduha. Nakon tretiranja, tlo se može ponovno koristiti za proizvodnju hrane.


Osim biljaka, organizmi koji učestvuju u fitoremedijaciji su biljkama pridruženi mikrobi, a ponekad i gljive. Profesor biohemije B. Frac Lang iz Montreala koji je uključen na istraživanju uticaja bakterija i gljivica na fitoremedijaciju tvrdi: “Nisu biljke te koje su ključne za čišćenje tla, već simbiotski mikroorganizmi na korenu!”.



Vrste fitoremedijacije


Stručnjaci su tokom testiranja tehnologije razvili nekoliko načina sanacije tla pomoću biljaka, zavisno od vrste i količine zagađivača, mestu kontaminacije i tipu biljke:


- Fitostabilizacija.
Biljka korenskim sistemom stabilizuje polutante i sprečava njihovo oticanje. Koren imobilizuje teške metale čime se smanjuje njihova dostupnost, a time i štetnost za okolinu. Biljke koje se koriste u ovoj tehnologiji tolerantne su na velike količine teških metala, imaju visoku sposobnost produkcije korenske biomase i mogućnost vezivanja polutanata na koren. Ovom se metodom najčešće saniraju tla zagađena minama.

- Fitofiltracija/rizofiltracija.
Filtriranje vode kroz koriensku masu radi uklanjanja otrovnih materija. Otrovi se akumuliraju u korenju.

- Fitovolatizacija.
Vezivanje štetnih materija iz tla u biljku te njihovo ispuštanje u atmosferu kroz lišće.

- Fitoekstrakcija.
Procesom hiperakumulacije biljka akumulira metale i redistribuira ih u nadzemne delove. Fitoekstrakcija se može potpomoći dodavanjem materija koje utiču na topljivost ili pokretljivost toksina.

- Fitotransformacija.
Korištenjem ove metode biljka hemijski menja zagađivač u nekakvu netoksičnu materiju. Najčešće se koristi za štetne organske materije, pesticide, eksplozive, otapala. Takođe i mikroorganizmi u simbiozi s korenom biljaka imaju sposobnost metabolizovanja polutanata. Biljke iz roda Canna, koriste se za ovu metodu.

- Fitostimulacija.
Povećanje mikrobiološke aktivnosti u svrhu razgradnje zagađivača dodavanjem određenih materija u tlo. Ovaj je proces poznat i kao rizosferna degradacija.




Za koje zagađivače se koristi fitoremedijacija?


Teški metali na sva živa bića deluju izrazito toksično jer se talože u organizmu bez mogućnosti izlučivanja. Kako dospevaju u tlo, pasivno zaostaju u porama tla ili se aktivno vežu za koloidni kompleks. Smatra se da danas na svetskom tržištu postoji preko 1.500 aktivnih materija s pesticidnim učinkom. Organohlorni i organofosforni pesticidi upotrebljavaju se u proizvodnji hrane zbog svoje delotvrnosti i niske cene. Ovi postojani organski zagađivači dugo nakon primene mogu zaostajati u tlu ili ući u vodene tokove, pa tako dospeti direktno u prehrambeni lanac. Među toksinima su još: radionukelidi, rastvarači, eksplozivi, sirova nafta i njeni derivativi, poliaromatski ugljenovodonici i ocedne vode.




Kako izabrati biljnu vrstu pogodnu za proces fitoremedijacije?


Fitoremedijacijska biljna vrsta mora biti neinvazivna vrsta koju životinje ne vole jesti. Biljka se bira prema njenoj sposobnosti izdvajanja toksina iz okoline, prilagođenosti na lokalne klimatske prilike, veliku proizvodnju zelene mase, dubini do koje koren prodire, kompatibilnosti sa vrstom tla koje će se sanirati, brzini rasta, jednostavnosti sadnje i održavanja kao i sposobnosti da upije velike količine vode.


Naučnici se slažu da stabla bolje od zeljastih biljaka i efikasnije tretiraju zagađenja na dubljim tlima. Najpopularnije stablašice su vrbe i topole zbog velikog kapaciteta za upijanje vode i brzog rasta nadzemnih delova.




Mogu li se i gljive koristiti u saniranju tla?


Uspešnost u biorazgradnji toksičnih zagađivača utvrđena je za gljive belog truljenja, posebno iz roda Phanerochaete. Pol E. Stamet poznati je američki mikolog koji drži TED predavanja o spašavanju sveta pomoću gljiva. Veliki je zagovornik mikoremedijacije - dekontaminacije okoline korišćenjem gljiva za koje je poznato da zadržavaju teške metale. Stimulišući mikrobiološke i enzimske aktivnosti, micelij smanjuje koncentraciju toksina u tlu. Neke gljive su hiperakumulatori, te u svom tkivu skupljaju teške metale iz okolnog tla. Nadalje, poznato je da neki sojevi gljiva uspešno degradiraju nervne otrove VH i sarin.



Jedna od nekoliko dostupnih lista toksina i biljnih vrsta na Internetu.

- Aluminijum – ječam, bob, hortenzija, zlatošipka;
- Arsen – suncokret , gljiva Sarcosphaera coronaria;
- Benzen – hlorofit, fikus, kalanoa, geranija;
- Hrom – uljana repica, suncokret;
- Bakar – indijska gorušica, suncokret;
- Živa – uljana repica, vrba Salix viminalis;
- Olovo – brokula, kupusnjače, uljana repica, suncokret;
- Kadmijum – gorušica, kupusnjače, suncokret;
- Cink – gorušice, brokula, kupus, uljana repica, suncokret, crvena detelina;
- Cezijum – crveni javor, gorušica, kupusnjače, repa, kvinoja, kokosova palma, suncokret, tisa, bela detelina, kukuruz;
- Stroncijum-90 – kanadski javor, gorušica, kupusnjače, kvinoja, suncokret, šargarepa i peršun, mahunarke;
- Uranijum – amarant, kupusnjače, suncokret, smreka, hrast, kukuruz;
- Metil bromid – suncokret;


Organske zagađivače, pesticide, eksplozive, rastvarače, industrijske hemikalije i druge ksenobiotike neutralizuju biljke iz roda Canna.



Prednosti metode fitoremedijacije

Trošak energije i ukupni finansijski trošak fitoremedijacije je značajno niži od konvencionalnih procesa dekontaminacije. Biljke se mogu jednostavno nadgledati i pratiti promene koncentracija otrovnih materija. Postoji mogućnost "recikliranja" vrednih metala iz pepela korištenih biljaka. Ovo je potencijalno najmanje štetna metoda jer koristi žive organizme (prirodu), a ne hemikalije pa ima najmanji uticaj na okolinu. Biljni materijal koji je upio toksine se može obraditi: sušenjem i paljenjem. Krajnja količina proizvedenog toksičnog otpada nakon tretiranja je samo manji deo količine toksičnog otpada dobijenog korištenjem konvencionalnih metoda.
















Nedostaci metode fitoremedijacije

Naučnici nisu zadovoljni brzinom kojom biljke dekontaminiraju tlo pa se ulažu veliki napori u pronalaženju GMO biljaka koje bi radile brže na uklanjanju polutanata iz tla. U nekim se slučajevima geni jetre sisara unose u biljke radi ubrzavanja detoksifikacije. Doduše, postavlja se pitanje koliko su ovakva nastojanja etički prihvatljiva. Iako ova metoda generira značajno manje količine toksičnog otpada, još uvek se lome koplja oko najboljeg načina odlaganja. Postoji nada da će se zelena masa s nakupljenim toksinima moći u budućnosti koristiti kao biogorivo.


Uspešnost fitoremedijacije zavisi od dubine na kojoj se korenje razvija. Što je kontaminant dublje u tlu, duže će trebati korenu da dopre do njega.


Tokom fitoremedijacije, dolazi do bioakumulacije toksina koji mogu ući u lanac ishrane. Na taj način postaje štetna za neke male organizme koji je u prirodi konzumiraju. Ovaj se problem rešava ograđivanjem tretiranih područja. Nisam pronašla podatke o uticaju akumuliranih teških metala u npr. bagremu na sadržaj bagremovog meda. Kod fitoremedijacije, ponekad problem predstavlja i neprilagođenost biljne vrste na klimatske uslove područja u kom je potrebno saditi. Preživljavanje biljaka zavisi o stepenu zagađenosti tretiranog tla.




Primeri upotrebe fitoremedijacije

U Saveznoj državi Mičigen, fitoremedijacija se koristi na lokaciji poznatoj kao Bakrena zemlja ili mesečeva površina. Istraživači su u kontejnere s normalnim tlom dodali bakterije koje su pronađene u velikom broju na lokacijama zagađenim otpadom iz napuštenih rudnika bakra. Kukuruz koji je posađen u ovim kontejnerima, inače bi se razvijao usporeno, no u prisutnosti spomenutih bakterija rastao je brzo, u razvijenu veliku biljku koja upija bakar. Kao i vrba, kukuruz je popularna biljka za fitoremedijaciju jer brzo raste i razvija veliku lisnu masu. U blizini Fort Worth, Texas, na području vazduhoplovne baze posađena je vrsta topole Populus deltoideus radi uklanjanja trihloretena (TCE). Ovo je otrovni rastvarač korišten za čišćenje borbenih aviona koji je dospeo u vodu. Topole posađene na lokaciji Clackamus, u Oregonu čiste isparive organske materije sa ilegalnog odlagališta otpada.


U Engleskoj i Kini, biljka Eichhornia crassipes se koristi za uklanjanje fosfora iz vode, a u Indiji za uklanjanje metala iz ispusta tekstilne industrije. Plantaža kupusa je sađena u blizini livnice cinka u poljskoj Silesiji. Kao rezultat livnice, koncentracije olova u tlu su bile povećane. U februaru 1996. godine, kompanija Phytotech, Inc. je objavila da je razvijen transgenetski soj suncokreta koji može ukloniti do 95 % otrova i radioaktivnih čestica za manje od 24 h. Na lokaciji černobilske katastrofe, suncokreti se koriste na plutajućim stiropornim platformama na malom jezercetu. Biljka pomaže sanaciji jezerske vode jer koren upija radionuklide cezijum 137 i stroncijum 90.


Istraživači na jednom britanskom univerzitetu su objavili u maju 1999. godine u časopisu Nature Biotechnology da su biljke transgenetskog duvana upotrebljive za uklanjanje ostataka eksploziva. Živa, selen i organski zagađivači kao što je PCB uspešno se uklanjaju iz tla korišćenjem transgenetskih biljaka koje sadrže bakterijske enzime. Vrsta vrbe Salix viminalis uspešno je korišćena 1999. godine u ekstrakciji kadmijuma, cinka i bakra zbog svoje sposobnosti brzog prenosa teških metala iz korena u nadzemni deo biljke, kao i zbog sposobnosti proizvodnje velike količine biomase koja se možda jednom bude koristila kao biogorivo.




Kako sami u svom vrtu možete uticati na nivo zagađenja?

Veliki broj istraživanja fitoremedijacijskih kapaciteta biljaka je rađen na povrću. Tako npr. tikve i tikvice, izlučuju DDT (insekticid) iz zagađenog tla i transpirišu ga u atmosferu. Lupine izvlače neke herbicide i pesticide iz tla i akumulišu ih u semenkama. Biljke kao što je krompir privlače kreozot koji zadržavaju na korenu i krtoli. Neki stručnjaci predlažu sadnju suncokreta uz puteve. I kukuruz Zea mays, može upiti ogromne količine olova, arsena, kadmijuma. Sojevi biljaka tolerantni na količinu soli u tlu (halofilna šećerna repa i ječam) učestalo se koriste za izdvajanje soli (NaCl) iz tla koja su prethodno bila potopljena morskom vodom. Gorušica i ambrozija se koriste za akumulaciju olova. Vrste iz porodice kupusnjača Brassica juncea i Brassica carinata u laboratorijskim uslovima na metalom obogaćenim veštačkim tlima, najefikasnije uklanjaju hrom, olovo, bakar i nikl. Obični kupus upija cezijum. I tako redom.


Ipak, možda je bolje za saniranje zagađenih tala koristiti biljke koje nisu uobičajene na našim jelovnicima da ne bismo greškom konzumirali zatrovane biljke. I ječam upija aluminijum, ali ostaje pitanje prihvatljivosti korišćenja prehrambene biljke za pročišćavanje prirodnog okruženja. Zato, posadite jasen i bagrem da bi njihov korenski sistem razgradio PCB polihlorisani bifenil koji se nalazi u velikom broju komercijalnih insekticida. Vrsta vrbe Salix viminialis i ostale vrbe akumuliraju veliki broj toksina, a ne predstavljaju ljudsku hranu (kadmijum, hrom, bakar, olovo, stroncijum, uranijum, PCB, TCE). Tako, rogoz korenskim sitemom izvlači olovo i arsen. Ljubičasti naprstak upija kadmijum, a ta je biljka ionako otrovna za ljudsku konzumaciju. Ambrozija akumulira olovo, no nju ne bi smo trebali saditi zbog ljudi koji pate od alergija. Američka crna topola Populus deltoides Marsh. upija ogromne količine vode dnevno, te upija arsen, atrazin, hlorisane rastvarače koji se često koriste za čišćenje, kao i pesticide, eksplozive i metale. Obični bršljan akumulira benzen, formaldehid, ugljenični monoksid, naftu, toluen, ksilen. Naša breza upija PCB (insekticidi) i PAH (iz izduvnih gasova automobila).


Božikovina i njeni srodnici dobro upijaju kadmijum. Oleander upija naftu, kanadski javor privlači cezijum i plutonijum. Crni dud fenolnim materijama potstiče određene bakterije koje razgrađuju PCB. Takođe, u laboratorijskim uslovima je dokazano da razgrađuje PAH materije. Smaragdna tuja upija naftu. Obični kućni fikus akumulira formaldehid. Tamaris upija arsen, kadmijum, kalcijum, bakar, olovo, mangan. Lopoč nije samo lepa vodena biljka već pomaže u filtraciji bakra, hroma i mangana iz vode. Mogućnosti su velike, treba samo pronaći informacije o problematičnom toksinu i najpogodnijoj biljnoj vrsti.




Efikasna metoda za velike površine gde kontaminacija nije duboko u tlu


Idealan proces fitoremedijacije tla bio bi takav da u celosti razgradi zagađivače bez stvaranja međuproizvoda te da ne utiče na zdravstvenu ispravnost korišćene biljke/gljive/bakterije koja bi mogla biti konzumirana. Najefikasnija je na područjima koja nisu jako zagađena. To je zato što jači toksini i veće doze, onemogućavaju posađenim biljkama razvoj. Iz razloga što biljke razvijaju veliku korensku masu, fitoremedijacija je efikasna metoda za velike površine gde kontaminacija nije prodrla duboko u tlo. Dodatno, fitoremedijacija je najprilagodljivija metoda za tretiranje tla, te se prisutni toksini biljkama mogu samo vezati, upiti i zadržati u lisnoj masi, transformisati u prihvatljivi hemijski oblik ili ispustiti u atmosferu. Na kraju, jeftinija je od konvencionalnih metoda dekontaminacije. Uopšteno, fitoremedijacija ima veliki potencijal u saniranju tla zagađenih teškim metalima, pesticidima, rastvaračima, benzinom i eksplozivima.





Vesna Mijat


Tekst preuzet sa https://www.agroklub.com/