Биолошки мониторинг загађености земљишта

[Marko Vesic]

3. Rizosferna biodegradacija / stimulacija mikroorganizama

Rizosferna degradacija odvija se u zemljištu koje je u neposrednoj okolini korenovih sistema biljaka. To je mikrobiološko razlaganje organskih zagađujućih materija koje je potpomognuto korenovim sistemima viših biljaka, jer sami korenovi sistemi luče i obezbeđuju enzime i organske supstance (polisaharidi, aminokiseline, organske i masne kiseline, faktori rasta), koje stimulišu rast i razmnožavanje mikroorganizama i omogućavaju im da svojom aktivnošću razgrade zagađujuće materije.

S druge strane korenov sistem povećeva aktivnu površinu za odvijanje degradacije zagađujućih materija, on zatim poboljšava aeraciju zemljišta, sadržaj vlage u zemljištu i uopšteno doprinosi stvaranju optimalnijih usplova za dejstvo mikroorganizama.

Prednosti ove metode su in situ uslovi razgradnje zagađujućih organskih jedinjenja, što doprinosi znatnoj uštedi materijalnih sredstava pri sanaciji zagađenja, zatim smanjena je mogućnost premeštanja zagađenja iz zemljišta u biljku i dalje u lanac ishrane, ili iz biljke u atmosferu. Nedostatak ove metode je u tome što je za odvijanje ovog procesa potrebno dosta vremena, što može biti izrazito nepovoljno kada zagađeno zemljište ima loše vodno-vazdušne, ili mehaničke osobine, koje dodatno usporavaju razvoj mikroorganizama i njihovo dejstvo kao i razvoj samih korenovih sistema biljaka.

Ova vrsta fitoremedijacije je naročito uspešna za razgradnju organskih jedinjenja poreklom iz nafte i derivata, zatim za jedinjenja BTEX kompleksa (benzen, toluen, etil-benzen i ksilen), pesticide, itd.

[Marko Vesic]

4. Fitodegradacija / Fitotransformacija

Fitodegradacija ili fitotransformacija podrazumeva degradaciju zagađujućih materija putem metaboličkih procesa samih biljaka, pri čemu se to razlaganje odnosno degradacija može odvijati unutar samih biljaka, u okolini biljke pod dejstvom njenih enzima (dehalogenaze, oksigenaze) ili izlučivanjem enzima biljaka u samo zemljište (EPA, 2000, cit:Pilipović i sar., 2002). Dakle osnovni mehanizmi u ovoj fitoremedijaciji su usvajanje i metabolizam zagađujućih materija.

Osobine molekula zagađujućih jedinjenja kao što su rastvorljivost, hidrofobnost i polarnost umnogome određuju stepen uspešnosti ove biotehnologije. Umereno hidrofobna organska jedinjenja najčešće bivaju usvojena, dok jako hidrofobna ostaju vezana za površinu korena ponekad razložena u njemu, ali retko dalje translocirana (Schnoor, et al.1995a, cit:Pilipović i sar., 2002). Što se polarnosti tiče prema Bell (1992, cit:Pilipović, 2002) nepolarni molekuli molekularne mase ispod 500 biće vezani za površinu korena, dok će polarni molekuli biti usvojeni i translocirani. Pilipović i sar. (2002) smatraju da se topole mogu uspešno koristiti za fitodegradaciju trihloretana, atrazina, TNT-a i veštačkih đubriva kojima su zagađene podzemne vode.

Metoda fitodegradacije korisna je pri tretiranju zagađenog plitkog zemljišta, zatim podzemnih i površinskih voda i to u širokom opsegu klimatskih prilika. Prednosti ove metode se ogledaju u tome što se fitodegradacija može primeniti kod onih zemljišta koja nemaju vijabilnu i aktivnu mikrofloru, koja bi svojom aktivnošću takođe mogla doprineti razlaganju zagađujućih materija. Nedostatak je mogućnost obrazovanja toksičnih metabolita i međuproizvoda metabolizma o čemu se mora striktno voditi računa prilikom opredeljivanja i implementacije ove metode u praksi.

[Marko Vesic]

5. Fitovolatilizacija

Fitovolatilizacija je proces usvajanja, transporta i oslobađanja zagađujućih materija, putem mehanizma transpiracije kod viših biljaka uz otpuštanje zagađujućih materija u istom ili modifikovanom obliku u atmosferu (EPA, 2000, cit:Pilipović i sar., 2002). Emisija putem transpiracije manje toksičnih ili netoksičnih jedinjenja je završna faza ove fitoremedijacije. Početna faza je usvajanje iz zagađenog medijuma toksične ili opasne materije, zatim njena translokacija do mesta metaboličke promene i sama promena putem metabolitičkih mehanizama u ćelijama tkiva biljnog orgnizma.

Fitovolatilizacija se može uspešno primenjivati za tretiranje podzemnih voda, zemljišta, sedimenata i muljeva. Da bi se ona mogla s uspehom odigravati potrebno je da budu ispunjeni neki uslovi. Kada je u pitanju zagađeno zemljište onda je neophodno da ima dobre vodne osobine da bi se zagađujuća materija mogla usvojiti. Pošto se kod ove metode radi o procesu transpiracije svi oni činioci koji utiču na odvijanje transpiracije kod biljaka mogu pozitivno ili negativno uticati i na fitovolatilizaciju. Naime, klimatski uslovi, temperatura, padavine, insolacija, vazdušni pritisak i vetar znatno mogu uticati na efikasnost i količinu transpirisane zagađujuće materije.

Ukoliko dođe do transformacije zagađujuće materije u manje štetna jedinjenja postoji mogućnost da nakon transpiracije dođe do dalje transformacije pod uticajem sunčeve energije u procesu fotodegradacije.

Problem kod fitovolatilizacije može da predstavlja emisija u atmosferu štetnih jedinjenja koja mogu da imaju kancerogeno dejstvo, kao što je vinil hlorid, koji se u nekim slučajevima dobija metabolizmom trihloretena. Drugi nedostatak predstavlja mogućnost akumulacije štetnih metabolita i među-proizvoda u biljnim tkivima i plodovima čime ona mogu da uđu u lanac ishrane.

[Marko Vesic]

ZAKLJUČAK

Različite vrste fitoremedijacije mogu se s uspehom primeniti samo ukoliko se u potpunosti zadovolje svi kriterijumi potrebni za njihovu uspešnu implementaciju. Neki od njih su oni koji se odnose na osobine samih zagađujućih materija, a neki su oni koji se odnose na uslove na samoj zagađenoj lokaciji ili na osobine biljaka koje se koriste u tretmanu zagađenja. Svakako da osnovni i ključni kriterijum jeste ispravan odabir vrste (Anderson, 2002). Jedna od tih vrsta prema Pilipović-u i sar. ( 2002) jeste topola. Naime, mnogi istraživači označili su upravo ovu vrstu i njene klonove kao pogodnu za remedijaciju zamljišta sa različitim zagađenjima, što topolu svrstava u sam vrh primenjenih biljnih vrsta. Iako su fitoremedijacione tehnike još uvek dosta neistražene pogotovu u delu biohemijskih i metabolitičkih mehanizama, na osnovu dosadašnjih rezultata može se reći da su to tehnike koje imaju potencijal da jednog dana i dominiraju u sferi remedijacije sredina zagađenih različitim vrstama zagađenja. Lasat (2002) smatra da iako je fitoremedijacija, a pogotovo fitoekstrakcija, tehnologija u usponu, potrebno je još puno rada uložiti u razvoj iste. On smatra da uspeh isključivo zavisi od saradnje naučnika različitog profila kao što su botaničari, zemljišni mikrobiolozi, agronomi i inženjeri zaštite životne sredine, jer je i problematika složena.

Procenjeno je (US AEC) da cena fitoremedijacije 1 akra zemljišta zagađenog olovom, i to do dubine od 50 cm iznosi od 60.000 do 100.000 $, dok ostale mehaničke metode uklanjanja olova sa tog zemljišta koštaju od 400.000 do 1,700.000 $.

[Marko Vesic]

LITERATURA

Anderson, A. T.: Development of a Phytoremediation Handbook: Considerations for Enhancing Microbial Degradation in the Rhizosphere, Institute of Environmental and Human Health, Texas Tech University, Texas, 2002.

Atlas, R. M.: Applicability of Bioremediation to Eastern European Pollution Problems, Internet, 2002.

Blažević, D.: Fitoremedijacija. - Seminarski rad, 2003.

Blažević, D., Rasulić, G., Govedarica, M.: Bioremedijacija zemljišta zagađenog ugljovodonicima nafte, Zbornik radova Jugoslovenskog udruženja za naftu i gas, Novi Sad, 2002.

Eszényiová, A., Polakovicová, G., Bilská, V., Rajnohová, H.: Biological clean-up of hydrocarbon pollution, Petroleum Technology Quarterly, autumn: 133-137, 2000.

Jovanović, S., Filipović, V., Mačukanović, M., Dražić, G., Stevanović, B.: Rasprostranjenje i ekologija vrste Ailantus altissima (Mill.) Swingle na području grada Beograda. - Glasnik Instituta za botaniku i Botaničke bašte Univerziteta u Beogradu, 31: 9-21, 1997/1998.

Lasat, M. M.: Phytoextraction of Toxic Metals: A Review of Biological Mechanisms, Journal of Environmental Quality, 31: 109-120, 2002.

Pilipović, A., Klašnja, B., Orlović, S.: Uloga topola u fitoremedijaciji zemljišta i podzemnih voda, Topola, 169/170: 57-66, 2002.

Reichenauer, T.: Selection of Stress-Resistant clones of Populus nigra and Possible Application, In: van Dam C. Barbara and S. Bordacs, Proceedings of an International Symposium Europop, Szekszard, Hungary, May, 2002.

Reis, J.: Environmental Control in Petroleum Engineering, Gulf Publishing Company, Houston, Texas, USA, 1996.

Stevanović, B., Janković, M. M.: Ekologija biljaka sa osnovama fiziološke ekologije biljaka. - NNK, Beograd, 2001.

Stevanović, V., Stevanović, B.: Osnovni klimatski, geološki i pedološki činioci biodiverziteta kopnenih ekosistema Jugoslavije, U: Stevanović, V. i V. Vasić (ed): Biodiverzitet Jugoslavije sa pregledom vrsta od međunarodnog značaja, Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 1995.