Fitoremediacja na toksyczne środowisko

Źródło: Adobe Stock
Źródło: Adobe Stock

Fitoremediacja to metoda, w której do oczyszczania środowiska z metali ciężkich wykorzystuje się rośliny. Dzięki niej naukowcy z Instytutu Ekologii Terenów Uprzemysłowionych (IETU) w Katowicach przeprowadzili rekultywację hałdy w Rudzie Śląskiej.

Jak wyjaśnia w rozmowie z Nauką w Polsce dr Jacek Krzyżak z IETU, w fitoremediacji stosuje się rośliny do oczyszczania różnych komponentów środowiska - gleb, wód oraz powietrza - z zanieczyszczeń związkami organicznymi i nieorganicznymi.

W ramach fitoremediacji istnieje kilka technologii. Jedną z nich jest tzw. fitostabilizacja - właśnie ta technologia została przez naukowców wykorzystana w rekultywacji hałdy w Rudzie Śląskiej, w ramach projektu Lumat.

„Fitostabilizacja jest procesem, w którym do remediacji gleb wykorzystywana jest zdolność zatrzymywania zanieczyszczeń w korzeniach wyselekcjonowanych gatunków roślin - tłumaczy dr Krzyżak. - Dodatkowo sam system korzeniowy powoduje unieruchomienie gleby i zawartych w niej zanieczyszczeń, uniemożliwiając erozję powietrzną oraz wodną, dzięki czemu zanieczyszczenia nie przemieszczają się do głębszych warstw profilu glebowego”.

W procesie fitostabilizacji nie dokonuje się oczyszczenie podłoża, tylko związanie zanieczyszczeń w strefie korzeniowej roślin i ograniczenie ich przechodzenia do wód gruntowych czy transferu do łańcucha pokarmowego. „Metoda ma szerokie zastosowanie w przypadku gleb silnie zanieczyszczonych metalami ciężkimi, gdzie techniczne usunięcie zanieczyszczeń jest zbyt kosztowne” - zaznacza badacz.

W rekultywacji hałdy naukowcy zastosowali technologię wspomaganej fitostabilizacji. W trakcie badań opracowano dodatki doglebowe wspomagające wzrost roślin na zanieczyszczonym podłożu oraz wyselekcjonowano przydatne gatunki roślin.

Rośliną tolerującą wysokie zawartości metali ciężkich w glebie, wykorzystaną w tym projekcie była życica trwała, należąca do rodziny wiechlinowatych. Zastosowano jej kilka odmian. „Odpowiednio dobrane rośliny wytworzyły w górnej warstwie gruntu gęsty system korzeniowy, dodatkowo stabilizując go i wiążąc” - opisuje dr Krzyżak.

Dobór roślin polegał również na tym, aby rośliny nie „wynosiły” zanieczyszczeń do części nadziemnych, a kumulowały je w strefie korzeniowej. „Tak zastosowane zabiegi pozwoliły w zdecydowanym stopniu poprawić warunki na hałdzie” - zaznacza.

Przed realizacją projektu rekultywacji hałdy w Rudzie Śląskiej całkowite zawartości ołowiu, kadmu i cynku w wierzchniej warstwie (0-25 cm) wielokrotnie przekraczały zawartości dopuszczalne przez ustawodawstwo krajowe, nawet dla terenów poprzemysłowych i wynosiły odpowiednio: ołów - 22 000 mg/kg, kadm – 100 mg/kg, cynk 41000 mg/kg.

„Ponadto wszystkie te pierwiastki występowały w znacznej ilości w formach biodostępnych, czyli takich, które mogą być w łatwy sposób pobrane przez rośliny podczas ich wzrostu i włączone do łańcucha pokarmowego” - mówi dr Krzyżak.

Naukowcy zastosowali „autorskie dodatki doglebowe” - a dokładnie mieszankę węgla brunatnego (drobnoziarnista frakcja odpadowa) oraz wapno nawozowe. „Węgiel brunatny, dzięki swojej strukturze, wiąże biodostępne frakcje metali w formy niedostępne, a wapno nawozowe podwyższa odczyn gleby. W ten sposób oba elementy dodatkowo wpływają na zmniejszenie mobilności kadmu, ołowiu i cynku” - tłumaczy badacz.

Dodatki zostały wprowadzone do wierzchniej warstwy gleby i z nią mechanicznie wymieszane. Dwa tygodnie później wysiano mieszankę odmian życicy trwałej (Lolium perenne). Tak powstała zwarta okrywa roślinna, z której uformowano trawnik/boisko do zabaw sportowych. Zrekultywowana powierzchnia hałdy (po przebudowie technicznej i wyposażeniu w odpowiednią infrastrukturę) została oddana mieszkańcom do użytku i do dziś jest z powodzeniem przez nich wykorzystywana.

Jak podkreśla badacz, "celem prac nie było oczyszczenie terenu, gdyż ze względu na wielkość zanieczyszczenia nie było to możliwe”. Głównym założeniem było zmniejszenie biodostępności zanieczyszczeń dla roślin, poprzez wprowadzenie do gruntu dodatków wiążących zanieczyszczenia i przekształcając je w formy niemobilne i niemożliwe do pobrania przez rośliny.

„Należy podkreślić, że metoda zastosowana w terenie była przez szereg lat opracowywana i testowana w mniejszej skali, od doświadczeń wazonowych, poprzez poletkowe - podkreśla dr Krzyżak. - Dopiero przetestowanie podejścia w małej skali i uzyskanie pozytywnych wyników, pozwoliło na zastosowanie jej na dużym obszarze”.

Prace badawcze w IETU, związane z fitoremediacją gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi sięgają lat 90. XX wieku. W ramach projektów międzynarodowych (współpraca z Departamentem Energetyki Rządu Stanów Zjednoczonych oraz projekty finansowane z Programów Ramowych Unii Europejskiej) prowadzone były badania zarówno nad fitostabilizacją, jak i fitoekstrakcją metali ciężkich w glebach zanieczyszczonych na skutek działalności hutnictwa metali nieżelaznych na Górnym Śląsku. Fitoekstrakcja to inna z metod fitoremediacyjnych, a dokładnie - usuwanie metali ciężkich dzięki akumulacji w nadziemnych częściach roślin.

Jak zauważa naukowiec, w trakcie badań okazało się, że fitoekstrakcja jest metodą mniej efektywną i "aby skutecznie oczyścić glebę na badanym obszarze, potrzebne jest kilkaset lat prowadzenia fitoekstrakcji”.

j krzyzak
Dr Jacek Krzyżak. Fot. archiwum prywatne

Międzynarodowy projekt LUMAT „Zastosowanie zrównoważonej gospodarki terenami w zintegrowanym zarządzaniu środowiskiem w miejskich obszarach funkcjonalnych” był realizowany w ramach programu finansowania INTERREG Central Europe, a IETU było jego koordynatorem. Badania naukowe dotyczące zastosowania życicy w oczyszczaniu gleby opublikowano tutaj.

Nauka w Polsce - Anna Mikołajczyk-Kłębek

amk/ bar/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj także

  • Członek Zarządu Centrum Ochrony Mokradeł dr hab. Wiktor Kotowski (sko) PAP/Marcin Obara

    Prof. Kotowski: prawo o odbudowie zasobów przyrodniczych nie jest sprzeczne z interesami rolników

  • Fot. Adobe Stock

    Raport: 89 proc. Polaków jest zaniepokojonych stanem ekosystemów morskich

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

newsletter

Zapraszamy do zapisania się do naszego newslettera