Przeczytaj
W związku z rozwojem przemysłu do gleby i wód trafia coraz więcej zanieczyszczeń: substancji ropopochodnych, metali ciężkich, izotopów promieniotwórczych. Organizmy naturalnie je rozkładają i wykorzystują, a środowisko ma możliwość samooczyszczenia, jednak jest to proces bardzo powolny. Aby przyspieszyć lub niekiedy zainicjować odnowę zniszczonych ekosystemów, wykorzystuje się różne techniki:
bioremediacja – polega na wykorzystaniu bakterii, niektórych grzybów i protistówprotistów do usuwania ze środowiska substancji ropopochodnych i innych skażeń
fitoremediacja – polega na użyciu roślin głównie z rodziny krzyżowych i motylkowych do usuwania z gleby metali, np. ołowiu, niklu, kadmu
fitogórnictwo (ang. phytomining) – to odzyskiwanie metali z roślin – hiperakumulatorów, które są niewrażliwe na wysokie stężenie danego metalu w tkankach i pobierają go z gleby w olbrzymich ilościach
Bioremediacja
Różne gałęzie przemysłu generują zanieczyszczenia i toksyny: metale ciężkie, pestycydy, pochodne przeróbki ropy naftowej, izotopy promieniotwórcze. Trafiają one do powietrza, wody i gleby także ze składowisk niesortowanych odpadów (np. kadm i nikiel z baterii). Naturalny rozkład tych substancji jest bardzo trudny i zachodzi powoli. W bioremediacji wykorzystuje się organizmy, które potrafią wykorzystać szkodliwe substancje. Kadm wiążą na przykład bakterie występujące powszechnie w wodzie, a także wchodzą też w skład biomu jelitowegobiomu jelitowego człowieka, takie jak Enterobacter sp. lub Proteus sp.
Bakterie wykorzystuje się również do usuwania zanieczyszczenia środowiska ropą naftową i jej pochodnymi, np. w pobliżu stacji paliw. Często stwarza się warunki przyspieszające wzrost bakterii – odpowiednie pH, temperatura, wilgotność, aby zintensyfikować procesy rozkładu zanieczyszczeń.
Zdjęcie spod skaningowego mikroskopu elektronowego, koloryzowane.
Grzyby, np. drożdże, grzyby pleśniowe, stosuje się w bioremediacji jako samodzielne organizmy rozkładające węglowodory lub w połączeniu z korzeniami roślin jako grzyby mikoryzowemikoryzowe. Dla przykładu Fusarium flocciferum gromadzi w strzępkach nikiel, a japoński kropidlak ryżowy Aspergillus oryzae używany przy produkcji sosu sojowego, akumuluje cynk. Grzyby mikoryzowe gromadzą pierwiastki śladowepierwiastki śladowe, m.in. w ścianie komórkowej (wiązane przez chitynęchitynę) i w cytozolucytozolu (w formie specjalnych białek). Grzyby żyjące w symbiozie z roślinami usuwają więc zanieczyszczenia z gleby, gromadząc je w swoich tkankach.
Grzyb Trichoderma harzianum, występujący m.in. w glebie, potrafi wiązać rozpuszczalny w wodzie i toksyczny dla ludzi chrom sześciowartościowy i przekształcać go w chrom trójwartościowy, który jest nierozpuszczalny i nietoksyczny.
Fitoremediacja
Poważnym problemem w ochronie środowiska są zanieczyszczenia na składowiskach górniczych. W hałdach znajduje się wiele metali ciężkichmetali ciężkich, także sąsiadujące z wysypiskiem gleby są nimi zanieczyszczone. Rośliny pobierają te metale z gleby wraz z wodą, a przez nie toksyczne substancje trafiają do konsumentów – w tym do organizmu człowieka.
Rośliny tolerujące zwiększoną obecność metali w glebie (metalofity) dzielimy ze względu na to, jak radzą sobie z pobieranymi z gleby substancjami potencjalnie niebezpiecznymi.
Rośliny wykluczające gromadzą pierwiastki śladowe tylko w korzeniach, np. zawciąg nadmorski (Armeria maritima) akumuluje w nich miedź.
Rośliny wskaźnikowe gromadzą pierwiastki śladowe proporcjonalnie do ich ilości w glebie. Mogą być wykorzystywane do oceny stanu środowiska, np. tytoń (Nicotiana tabaccum) w przypadku testowania stężenia kadmu na danym terenie.
Akumulatory gromadzą dużą ilość metali w pędach i korzeniach. Przykładem jest pospolity uczep dwuzębny (Bidens tripartita), akumulujący kadm, mangan i cynk.
Hiperakumulatory aktywnie pobierają z gleby pierwiastki w ilościach kilkaset razy przewyższających średnią zawartość danego metalu w roślinach. Znanym hiperakumulatorem są tobołki alpejskie (Thlaspi caerulescens), gromadzące w tkankach przede wszystkim cynk, kadm i nikiel, a także kobalt, miedź i molibden. Oprócz tobołków w Polsce do hiperakumulatorów należą m.in. wierzba wiciowa (Salix virminalis), mniszek lekarski (Taraxacum officinalis) i perz właściwy (Agropyron repens).
Fitogórnictwo
Zdolności roślin do gromadzenia metali można wykorzystać do ponownego pozyskiwania tych metali. Zamiast wydobywać rudy metali spod ziemi, można posiać lub posadzić rośliny na hałdach, zebrać je, wysuszyć, spalić otrzymując dodatkowy zysk w postaci energii cieplnej, a z pozostałości (biorudy) odzyskać metale. Jest to technologia tania i przyjazna dla środowiska. Stosuje się ją np. do pozyskania niklu (Ni) ze smagliczki (Alyssum sp.) uprawianej na glebach zanieczyszczonych po wydobyciu i przetwórstwie tego pierwiastka w Kanadzie, Albanii i USA.
Słownik
u człowieka to mikroorganizmy symbiotyczne, bytujące w układzie pokarmowym dawniej określane jako mikroflora lub flora jelitowa. Spełniają pożyteczne funkcje (np. fermentacja treści pokarmowej, produkcja witamin i hormonów). W pewnych warunkach organizmy mikrobioty mogą być chorobotwórcze
gr. chiton – suknia, szata. Chityna to polisacharyd występujący w ścianach komórkowych wodorostów, grzybów i bakterii. U zwierząt jest składnikiem pancerza stawonogów
gr. kytos – jama, komórka; łac. solvo – rozpuszczam, płynny składnik cytoplazmy komórki bez organelli
roślina lub zwierzę występujące na ograniczonym terenie
metale nieżelazne, np. miedź (Cu), cynk (Zn), nikiel (Ni), chrom (Cr). Niektóre z nich wchodzą w skład enzymów, głównie metabolizujących związki nieorganiczne. Inne, jak np. rtęć (Hg), kadm (Cd), ołów (Pb), są toksyczne. Metale ciężkie często są produktem eksploatacji złóż kopalin i przeróbki technologicznej urobku
gr. mykes– grzyb; rhiza – korzeń, to symbioza grzybów z korzeniami roślin, polegająca na wymianie między nimi substancji odżywczych i wody
pierwiastki występujące w organizmach w niewielkich (śladowych, trudnych do wykrycia) ilościach, zwykle poniżej 0,01% s.m.
Protista, jedno z czterech królestw w obrębie organizmów eukariotycznych (nadkrólestwa → eukariotów) obejmujące jednokomórkowce grzybopodobne, roślinopodobne i zwierzęce, żyjące pojedynczo, w koloniach lub plazmodiach; budowa prosta, bez tkanek, rzadko są wielokomórkowe.