Powiększająca się liczba ludności na świecie oraz nieustanny rozwój przemysłu przyczyniły się do wielu niekorzystnych zmian w środowisku naturalnym. Znacznie wzrosła ilość uwalnianych substancji o charakterze chemicznym i biologicznym, a co za tym idzie, ich akumulacja w otaczającym nas środowisku, tj.: w glebie, wodzie powierzchniowej, wodzie gruntowej czy powietrzu [3, 5].

Ścieki, wszelkiego rodzaju odpady organiczne i nieorganiczne, a także pyły i dymy dostające się do przyrody w ilościach przekraczających dopuszczalne normy stężeń dla danych substancji, mogą stanowić potencjalne zagrożenie nie tylko dla funkcjonowania ekosystemów, lecz także dla zdrowia człowieka i zwierząt [3, 4]. Szczególnie narażona jest gleba, do której szkodliwe substancje mogą przenikać zarówno z powietrza, jak i wód. Ze względu na swoje specyficzne właściwości fizyko-chemiczne zanieczyszczenia mogą pozostawać w niej znacznie dłużej [1].

Metody stosowane do oczyszczania środowiska są dość kosztowne, wymagają użycia specjalnego sprzętu. Nierzadko pojawiają się problemy podczas ich realizacji oraz mogą prowadzić do nieodwracalnych zmian w strukturze gleby [1, 4]. Dlatego poszukuje się metod oczyszczania środowiska, które nie dość, że będą bardziej skuteczne i ekonomiczne, to również nie będzie konieczności ingerowania w jego struktury i funkcje. Coraz większe nadzieje pokłada się w roślinach wyższych, jako narzędziach do usuwania substancji toksycznych ze środowiska naturalnego. Wszystko ze względu na ich zdolność do pobierania i następnie degradacji szkodliwych związków [2, 4]. Zabiegi wykorzystujące rośliny do oczyszczenia środowiska, poprzez ich zdolności do wzrostu na skażonym terenie nazywamy ​fitoremediacją ​[5].

Metody oczyszczania środowiska przy użyciu roślin:

  • fitoekstrakcja,
  • fitodegradacja,
  • fitostabilizacja,
  • ryzofiltracja,
  • fitoewaporacja.

Fitoekstrakcja (fitoakumulacja)

Polega na akumulacji szkodliwych pierwiastków w poszczególnych tkankach rośliny, a następnie na usuwaniu ich z oczyszczonej powierzchni i poddanie degradacji termicznej, mikrobiologicznej lub chemicznej [3, 5]. Najczęściej metodę tę używa się do usuwania metali ciężkich z gleb i osadów. Rośliny, które odznaczają się bardzo dużą tolerancją na wysokie stężenie metali ciężkich oraz zdolnością do ich pobierania, transportu i akumulacji w częściach nadziemnych nazywamy hiperakumulatorami [3, 5].

Fitodegradacja

Polega na pobraniu przez roślinę związków zanieczyszczających środowisko i zmniejszeniu ich szkodliwości poprzez całkowity lub częściowy rozkład za pomocą własnych systemów enzymatycznych. Metoda stosowana jest do usuwania zanieczyszczeń organicznych z gleby, osadów oraz wód [3, 5]. Wyróżnić tu można substancje organiczne, które są z łatwością degradowane np. alkohole, fenole, aminy, kwasy czy estry oraz takie, których rozkład jest utrudniony np. wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, substancje ropopochodne, pestycydy czy pochodne materiałów wybuchowych (TNT, RDX) [3, 4, 5].

Fitostabilizacja

Proces polegający na unieruchomieniu zanieczyszczenia w glebie przy udziale związków wytwarzanych przez rośliny. Uniemożliwia on dalsze przemieszczanie się zanieczyszczeń w głąb profilu glebowego, a dalej do wód i kolejnych ogniw łańcucha pokarmowego [1, 3, 5]. Metodę tę można stosować zarówno w przypadku skażenia gleby metalami ciężkimi, jak i substancjami organicznymi [4].

Ryzofiltracja

Metoda stosowana do oczyszczania wód i ścieków, wykorzystująca system korzeniowy roślin [1]. Niektóre gatunki roślin wodnych posiadają zdolność do adsorpcji albo wytrącania zanieczyszczeń na powierzchni korzeni lub pobierania i akumulowania szkodliwych związków w tkankach korzenia [3, 5]. Ryzofiltracja wykorzystywana jest przede wszystkim do usuwania jonów metali ciężkich (zaobserwowano, że ze szczególnym powodzeniem usuwany jest ołów) oraz substancji radioaktywnych, jeśli występują one w niskich stężeniach [1, 3].

Fitoewaporacja

Metoda polegająca na pobraniu przez roślinę substancji szkodliwej, jej transpiracji i odparowaniu w zmienionej, lotnej formie [1, 3]. Proces ten znalazł zastosowanie głównie przy oczyszczaniu środowisk wodnych i gleb skażonych selenem, arsenem i rtęcią [5]. Fitoodparowaniu mogą ulegać też niektóre związki organiczne np. trójchloroetylen, benzen, nitrobenzen, fenol [3].

Zalety stosowania fitoremediacji:

  • oczyszczenie środowiska,
  • zastosowanie ​in situ,​ czyli bezpośrednio w miejscu wystąpienia skażenia,
  • bardzo mała ilość zanieczyszczeń wtórnych,
  • zwiększenie żyzności gleby i jej ochrona przed erozją,
  • niższy koszt niż metod tradycyjnych,
  • polepszenie walorów krajobrazowych środowiska, [1, 3, 5]
  • możliwość zapobiegania przyszłym zanieczyszczeniom, poprzez sadzenie określonych gatunków roślin na terenach o wysokim ryzyku przyszłych zanieczyszczeń,
  • efektywność stosowania zarówno na małych terenach o wysokim skażeniu, a także na dużych obszarach o niewielkich i rozproszonych zanieczyszczeniach [4].

Ograniczenia zastosowania fitoremediacji:

  • długi czas oczyszczania,
  • ograniczony zasięg systemu korzeniowego roślin, a co za tym idzie ograniczona głębokość oczyszczania,
  • ryzyko przedostania się zakumulowanych związków do dalszych ogniw łańcucha pokarmowego,
  • ryzyko powstania niekorzystnych metabolitów o większej toksyczności niż substancja pierwotna pobrana przez roślinę,
  • obumieranie roślin wskutek wystąpienia zbyt toksycznych substancji,
  • efektywność metody uzależniona od wielu czynników, takich jak: ilość opadów, sezon wegetacyjny, pH i żyzność gleby [3, 4, 5].

Bibliografia:

Astel A., Czyżyk A., Parzych A., ​Fitoremediacja metodą obniżania toksyczności gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi,​ LAB, 4, 2019, 6-12

Grobelak, A. ​Kacprzak, M. ​Fijałkowski, K.​, ​Fitoremediacja – niedoceniony potencjał roślin w oczyszczaniu środowiska, Journal​ of Ecology and Health, r.14, 6, 2010, 276-280

Marecik R., Króliczak P., Cyplik P., ​Fitoremediacja – alternatywa dla tradycyjnych metod oczyszczania środowiska, Biotechnologia,​ 3 (74), 2006, 88-97

Wójcik M., ​Fitoremediacja – sposób oczyszczania środowiska, Kosmos – problemy nauk biologicznych, t. 41, 1-2 (246-247), 2000, 135-147