Fitoremediacja środowiska toksycznego | Nauka w Polsce

Dr Jacek Krzyżak z IETU wyjaśnia, że ​​fitoremediacja wykorzystuje rośliny do usuwania zanieczyszczeń związkami organicznymi i nieorganicznymi z różnych komponentów środowiska – gleby, wody i powietrza.

W ramach fitoremediacji wyróżnia się kilka technologii. Jedną z nich jest fitostabilizacja, tę samą technologię zastosowali naukowcy przy rekultywacji kopca w Rudzie Śląskiej w ramach projektu Lumat.

„Fitostabilizacja to proces, w którym zdolność zatrzymywania substancji zanieczyszczających w korzeniach wybranych gatunków roślin wykorzystywana jest do remediacji gleby. Ponadto sam system korzeniowy unieruchamia glebę i zawarte w niej zanieczyszczenia, zapobiegając erozji powietrznej i wodnej. Dzięki temu zanieczyszczenia nie przedostają się do głębszych warstw profilu glebowego – mówi dr Krzyżak.

Proces fitostabilizacji nie oczyszcza podłoża, ale wiąże zanieczyszczenia w strefie korzeniowej roślin i ogranicza ich przedostawanie się do wód gruntowych i łańcucha pokarmowego. „Metoda ma szerokie zastosowanie na glebach silnie zanieczyszczonych metalami ciężkimi, gdzie techniczne usunięcie zanieczyszczeń jest bardzo kosztowne” – mówi dr Krzyżak.

Podczas rekultywacji pryzmy naukowcy wykorzystali technologię wspomaganej fitostabilizacji. W trakcie badań opracowano dodatki do gleby, które wspomagają wzrost roślin w zanieczyszczonej glebie oraz wyselekcjonowano przydatne gatunki roślin.

Rośliną tolerancyjną na wysoką zawartość metali ciężkich w glebie zastosowaną w tym projekcie była życica trwała Poáceas. Stosowano kilka odmian. „Odpowiednio dobrane rośliny utworzyły w wierzchniej warstwie gleby gęsty system korzeniowy, dodatkowo go stabilizując i wiążąc” – mówi Krzyżak.

Dokonano także selekcji roślin, aby mieć pewność, że rośliny nie „przenoszą” substancji zanieczyszczających do części nadziemnych, a zamiast tego gromadzą je w strefie korzeniowej. „Dzięki tym środkom znacznie poprawiliśmy warunki w stosie” – dodaje.

Przed realizacją projektu rekultywacji pali w Rudzie Śląskiej sumaryczne poziomy ołowiu, kadmu i cynku w warstwie wierzchniej (0-25 cm) często przekraczały poziomy dopuszczalne przepisami krajowymi, nawet dla terenów poprzemysłowych i wynosiły odpowiednio : ołów – 22 000 mg/kg, kadm – 100 mg/kg, cynk 41 000 mg/kg.

„Ponadto wszystkie te pierwiastki występowały w znacznych ilościach w postaciach biodostępnych, czyli takich, które rośliny mogą łatwo wchłonąć w okresie wzrostu i włączyć do łańcucha pokarmowego” – mówi dr Krzyżak.

Naukowcy zastosowali „opatentowane dodatki do gleby”, w szczególności mieszaninę węgla brunatnego (drobnoziarnistej frakcji odpadów) i wapna nawozowego. „Węgiel brunatny dzięki swojej strukturze wiąże frakcje metali biodostępnych w niedostępne formy, a wapno nawozowe zwiększa odczyn gleby. Obydwa pierwiastki dodatkowo zmniejszają ruchliwość kadmu, ołowiu i cynku – mówi badacz.

Dodatki wprowadzano do wierzchniej warstwy gleby i mieszano z nią mechanicznie. Dwa tygodnie później mieszanka odmian życicy trwałej (Lolium wieloletnie) został zasiany. W efekcie powstała gęsta szata roślinna, z której uformowano trawnik/boisko sportowe. Odzyskana powierzchnia kopca (po przebudowie technicznej i wyposażeniu w odpowiednią infrastrukturę) została oddana do użytku mieszkańcom i z powodzeniem wykorzystywana jest do dziś.

„Celem nie było oczyszczenie terenu, ponieważ nie było to możliwe ze względu na ilość zanieczyszczeń. Głównym założeniem było ograniczenie biodostępności substancji zanieczyszczających dla roślin poprzez wprowadzenie do gleby dodatków wiążących zanieczyszczenia i przekształcających je w formy nieruchome, nieprzyswajalne przez rośliny.

„Trzeba podkreślić, że metoda stosowana w terenie była rozwijana i testowana na mniejszą skalę przez wiele lat, od doświadczeń wazonowych po doświadczenia poletkowe. Dopiero po przetestowaniu podejścia na małą skalę i uzyskaniu pozytywnych wyników możliwe było zastosowanie go na dużym obszarze” – mówi dr Krzyżak.

Prace badawcze w IETU nad fitoremediacją gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi sięgają lat 90-tych XX wieku. W ramach projektów międzynarodowych (współpraca z Departamentem Energii Stanów Zjednoczonych oraz projekty finansowane z Programów Ramowych Unii Europejskiej) prowadzono badania nad nimi. fitostabilizacja i fitoekstrakcja metali ciężkich w glebach zanieczyszczonych w wyniku działalności hutnictwa metali nieżelaznych na Górnym Śląsku. Fitoekstrakcja to kolejna metoda fitoremediacji, a konkretnie usuwania metali ciężkich w wyniku ich akumulacji w nadziemnych częściach roślin.

Naukowiec zwraca uwagę, że badania wykazały, że fitoekstrakcja jest metodą mniej efektywną i że „aby skutecznie oczyścić glebę na badanym terenie, potrzeba byłoby fitoekstrakcji trwającej setki lat”.

Międzynarodowy projekt LUMAT (Implementation of Sustainable Land Use in the Integrated Environmental Management of Functional Urban Areas) został sfinansowany w ramach programu INTERREG Central Europe, a jego koordynatorem była IETU. Publikowane są badania naukowe dotyczące zastosowania życicy w oczyszczaniu gleby Tutaj.

PAP – Nauka w Polsce, Anna Mikołajczyk-Kłębek

amk/bar/kap/

tr. RL