FITOREMEDIJACIJA: VRSTE, PREDNOSTI I NEDOSTACI - BIOLOGIJA - 2025

Fitoremedijacija je skup tehnoloških postupaka koji koriste žive biljke i njihove povezane mikroorganizme u čistoći okoliša od tla, vode i zraka.

Fitoremedijacijske tehnologije koriste prirodnu sposobnost nekih biljaka da apsorbiraju, koncentriraju i metaboliziraju elemente i kemijske spojeve koji su prisutni u okolišu kao zagađivače. Biljke se mogu koristiti za ekstrakciju, imobilizaciju i stabilizaciju, propadanje ili isparavanje nečistoća.

Slika 1. Fitoremedijacija u polju. Izvor.: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Tlo, površinske i podzemne vode i atmosfera mogu biti kontaminirani kao posljedica nekih prirodnih procesa - poput geološke erozije, vulkanske aktivnosti, između ostalog -, a također i zbog djelovanja ljudskih aktivnosti (industrijske, poljoprivredne, otpadne vode, rudarstvo, građevinarstvo, transport).

Industrijske emisije i otpadne tvari, otpadne materije, eksplozivi, agrokemijska sredstva (gnojiva, herbicidi, pesticidi), taloženje kiše ili kiseline, radioaktivni materijali, između ostalog, su faktori onečišćenja koji potječu od ljudskih aktivnosti.

Fitoremedijacija nastaje kao jeftina, učinkovita, javno prihvaćena tehnologija za borremedijaciju različitih vrsta onečišćenja okoliša.

Riječ "fitoremedijacija" dolazi od grčkog "fito", što znači živa biljka, a od latinskog "remediare" što znači vratiti ravnotežu; to jest, oporaviti stanje ravnoteže korištenjem biljaka.

Vrste fitoremedijacije

Tehnologije fitoremedijacije temelje se na fiziološkim procesima biljaka i mikroorganizmima s njima, poput prehrane, fotosinteze, metabolizma, evapotranspiracije, među ostalim.

Ovisno o vrsti onečišćujućih tvari, stupnju onečišćenja mjesta i potrebnom stupnju uklanjanja ili dekontaminacije, tehnike fitoremedijacije koriste se kao mehanizam za zadržavanje kontaminanta (tehnike fitostabilizacije, rizofiltracije) ili kao mehanizam uklanjanja (tehnike fitoekstrakcije, fitorazgradnje i fitotilatizacije).

Slika 2. Vrste fitoremedijacije. Izvor: Townie (Arulnangai i Xavier Dengra, izvornik u.png nastavku), iz Wikimedia Commonsa

Ove tehnike fitoremedijacije uključuju:

Phytodegradation

Ova tehnika, koja se naziva i fitotransformacija, sastoji se u odabiru i korištenju biljaka koje imaju sposobnost razgradnje onečišćujućih tvari koje su apsorbirali.

U fitorazgradivanju, posebni enzimi koje imaju neke biljke izazivaju razgradnju molekula onečišćujućih spojeva, pretvarajući ih u manje, netoksične ili manje toksične molekule.

Biljke se također mogu mineralizirati zagađivača na jednostavan, koji se mogu asimilirati, kao što su spojevi, ugljičnog dioksida (CO ₂) i vodom (H ₂ O).

Primjeri ove vrste enzima su dehalogenaza i oksigenaza; prvi favorizira uklanjanje halogena iz kemijskih spojeva, a drugi oksidira tvari.

Fitorazgradnja je korištena za uklanjanje eksploziva, poput TNT (trinitrotoluen), organoklornih i organofosfatnih pesticida, halogeniranih ugljikovodika, među ostalim onečišćujućim tvarima.

Rhizoremediation

Kada razgradnja zagađivača nastaje djelovanjem mikroorganizama koji žive u korijenju biljaka, tehnika sanacije naziva se rizoremedijacija.

Phytostabilization

Ova vrsta fitoremedijacije temelji se na biljkama koje apsorbiraju onečišćujuće tvari i imobiliziraju ih iznutra.

Poznato je da ove biljke smanjuju bioraspoloživost onečišćujućih tvari proizvodnjom i izlučivanjem korijena kemijskih spojeva koji inaktiviraju toksične tvari pomoću mehanizama apsorpcije, adsorpcije ili taloženja.

Na taj način zagađivači više nisu dostupni u okolišu za ostala živa bića, sprječava se njihovo prelazak u podzemne vode i njihovo širenje na veće površine tla.

Neke biljke koje su korištene u fitostabilizaciji su: Lupinus albus (za imobilizaciju arsena, As i kadmija, Cd), Hyparrhenia hirta (imobilizacija olova, Pb), Zygophyllum fabago (imobilizacija cinka, Zn), Anthyllis Vulneraria (imobilizacija cinka), olovo i kadmij), Deschampia cespitosa (imobilizacija olova, kadmija i cinka) i Cardaminopsis arenosa (imobilizacija olova, kadmija i cinka), između ostalih.

Phytostimulation

U ovom se slučaju koriste biljke koje potiču razvoj mikroorganizama koji razgrađuju zagađivače. Ti mikroorganizmi žive u korijenju biljaka.

Phytoextraction

Fitoekstrakcija, koja se naziva i fitoakumulacija ili fito-sekvestracija, koristi biljke ili alge za uklanjanje onečišćenja iz tla ili vode.

Nakon što su biljka ili alge apsorbirale onečišćujuće kemikalije iz vode ili tla i sakupile ih, sakupljaju se u biomasu i općenito spaljuju.

Slika 3. Fitoremedijacija u bazenima, sanacija napuštenog rudnika urana. Portugal. Izvor: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Pepeo se taloži na posebnim mjestima ili sigurnosnim odlagalištima ili se koristi za skupljanje metala. Ova posljednja tehnika naziva se biljem.

Biljke hiper akumulacije

Organizmi koji mogu apsorbirati ekstremno velike količine zagađivača tla i vode nazivaju se hiperakumulatorima.

Zabilježeni su hipekukulatori arsena (As), olova (Pb), kobalta (Co), bakra (Cu), mangana (Mn), nikla (Ni), selena (Se) i cinka (Zn).

Fitoekstrakcija metala provedena je s biljkama kao što su Thlaspi caerulescens (ekstrakcija kadmija, Cd), Vetiveria zizanoides (ekstrakcija cinka Zn, kadmija Cd i olova Pb), Brassica juncea (ekstrakcija olova Pb) i Pistia stratiotis (ekstrakcija srebra Ag, živa Hg, nikal Ni, olovo Pb i cink Zn), između ostalih.

Phytofiltration

Ova vrsta fitoremedijacije koristi se u dekontaminaciji podzemnih i površinskih voda. Zagađivači apsorbiraju mikroorganizme ili korijen ili su pričvršćeni (adsorbirani) na površinama oba.

Slika 4. Rast korijena u laboratoriju, u tekućem mediju. Izvor: pixabay.com

U fitofiltraciji biljke se uzgajaju hidroponskim tehnikama, a kada je korijen dobro razvijen, biljke se prenose u zagađene vode.

Neke biljke koje se koriste kao fitofilteri su: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda i Polygonum punctatum.

Phytovolatilization

Ova tehnika djeluje kada korijenje biljaka apsorbira zagađenu vodu i oslobađa onečišćujuće tvari pretvorene u plinovit ili isparljiv oblik u atmosferu, transpiracijom lišća.

Poznato je fitolatilizirajući učinak selena (Se) biljaka, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus i Chara canescens, kao i sposobnost transpiracije žive (Hg), biljne vrste Arabidopsis thaliana.

Prednosti fitoremedijacije

• Primjena fitoremedijacijskih tehnika mnogo je jeftinija od primjene konvencionalnih metoda dekontaminacije.
• Fitoremedijacijske tehnologije učinkovito se primjenjuju na velikim područjima sa srednjim stupnjem kontaminacije.
• Budući da se primjenjuju in situ metode za dekontaminaciju, nije potrebno transportirati onečišćeni medij, izbjegavajući na taj način raspršivanje zagađivača vodom ili zrakom.
• Primjena fitoremedijacijskih tehnologija omogućuje obnavljanje vrijednih metala i vode.
• Za primjenu tih tehnologija potrebne su samo konvencionalne poljoprivredne prakse; Nije potrebna izgradnja posebnih objekata, kao ni obuka obučenog osoblja za njegovu primjenu.
• Fitoremedijacijske tehnologije ne troše električnu energiju niti stvaraju zagađujuće emisije stakleničkih plinova.
• To su tehnologije koje čuvaju tlo, vodu i atmosferu.
• To su metode dekontaminacije s najmanjim utjecajem na okoliš.

Nedostaci i ograničenja

• Tehnike fitoremedijacije mogu imati učinak samo u zoni koju zauzimaju korijeni biljke, to jest na ograničenom području i dubini.
• Fitoremedijacija nije u potpunosti učinkovita u sprečavanju ispiranja ili prodiranja nečistoća u podzemne vode.
• Tehnike fitoremedijacije su spora metoda dekontaminacije jer zahtijevaju vrijeme čekanja za rast biljaka i mikroorganizama koji su s njima povezani.
• Na rast i opstanak biljaka korištenih u ovim tehnikama utječe stupanj toksičnosti onečišćujućih tvari.
• Primjena fitoremedijacijskih tehnika može imati negativne učinke na ekosustave u kojima se primjenjuju, uslijed bioakumulacije onečišćujućih tvari u biljkama, koje nakon toga mogu preći u prehrambene lance kroz primarne i sekundarne potrošače.

Reference

1. Carpena RO i Bernal MP. 2007. Ključevi fitoremedijacije: fitotehnologije za oporavak tla. Ekosustavi 16 (2). Svibanj.
2. Agencija za zaštitu okoliša (EPA-600-R-99-107). 2000. Uvod u fitoremedijaciju.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Fitoremedijacija i rizoremedijacija organskih onečišćivača tla: Potencijal i izazovi. Znanost o biljkama. MISLI LIJEKOVI
4. Ghosh M i Singh SP. 2005. Pregled fitoremedijacije teških metala i iskorištavanja nusproizvoda. Primijenjena ekologija i istraživanje okoliša. 3 (1): 1-18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). Pregled in situ fitoremedijacije minoloških jalova. Kemosfera, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025