FITOREMEDIACIJA: VRSTE, PREDNOSTI IN SLABOSTI - BIOLOGIJA - 2026

Fitoremediacija je skupek tehnoloških praks, ki uporabljajo žive rastline in njihove povezane mikroorganizmov za okoljsko sanacijo tal, vode in zraka.

Fitoremediacijske tehnologije izkoriščajo naravno sposobnost nekaterih rastlin, da absorbirajo, koncentrirajo in presnovijo elemente in kemične spojine, ki so v okolju prisotni kot onesnaževala. Rastline se lahko uporabljajo za ekstrakcijo, imobilizacijo in stabilizacijo, razgradnjo ali izhlapevanje onesnaževal.

Slika 1. Fitoremediacija na terenu. Vir .: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Tla, površinske in podzemne vode ter ozračje so lahko onesnaženi kot posledica nekaterih naravnih procesov - med drugim geološke erozije, vulkanske aktivnosti - in tudi zaradi človekovih dejavnosti (industrijske, kmetijske, odpadne vode, rudarstvo, gradbeništvo, prevoz).

Industrijske emisije in iztoki, odpadne snovi, eksplozivi, agrokemične snovi (gnojila, herbicidi, pesticidi), depoziti ali usedline kislin, radioaktivni materiali so med drugim dejavniki onesnaževanja, ki izhajajo iz človekovih dejavnosti.

Fitoremediacija se pojavlja kot poceni, učinkovita, javno sprejeta tehnologija za boremedijacijo različnih vrst onesnaženja iz okolja.

Beseda "fitoremediacija" izvira iz grške "fito", kar pomeni živa rastlina, in iz latinskega "remediare", kar pomeni ponovno vzpostaviti ravnovesje; to pomeni, da z uporabo rastlin povrnemo stanje ravnovesja.

Vrste fitoremediacije

Fitoremediacijske tehnologije temeljijo na fizioloških procesih rastlin in z njimi povezanih mikroorganizmov, kot so prehrana, fotosinteza, metabolizem, evapotranspiracija.

Glede na vrsto onesnaževala, stopnjo onesnaženosti kraja in stopnjo odstranitve ali dekontaminacije, ki so potrebne, se tehnike fitoremediacije uporabljajo kot mehanizem za zadrževanje onesnaževal (tehnike fitostabilizacije, rizofiltracija) ali kot mehanizem za odstranjevanje (tehnike fitoekstracije, fitorazgradnje in fitotilatizacije).

Slika 2. Vrste fitoremediacije. Vir: Townie (Arulnangai & Xavier Dengra iz izvirnika v priponi .png), iz Wikimedia Commons

Te tehnike fitoremediacije vključujejo:

Fitorazgradnja

Ta tehnika, imenovana tudi fitotransformacija, je sestavljena iz izbire in uporabe rastlin, ki imajo sposobnost razgradnje onesnaževal, ki so jih absorbirali.

Pri fitorazgradnji posebni encimi, ki jih imajo nekatere rastline, povzročajo razpad molekul onesnaževalnih spojin, ki jih pretvorijo v manjše, nestrupene ali manj strupene molekule.

Rastline lahko mineralizirajo onesnaževala tudi do preprostih, prebavljivih spojin, kot sta ogljikov dioksid (CO ₂ ) in voda (H ₂ O).

Primera te vrste encima sta dehalogenaza in oksigenaza; prvi podpira odstranjevanje halogenov iz kemičnih spojin, drugi pa oksidira snovi.

Fitorazgradnja je bila uporabljena za odstranjevanje eksplozivov, kot so TNT (trinitrotoluen), organoklorni in organofosfatni pesticidi, halogenirani ogljikovodiki, med drugimi onesnaževalci.

Rhoreoremediacija

Kadar razpad onesnaževal nastane z delovanjem mikroorganizmov, ki živijo v koreninah rastlin, se tehnika sanacije imenuje rizoremedizacija.

Fitostabilizacija

Ta vrsta fitoremediacije temelji na rastlinah, ki absorbirajo onesnaževala in jih imobilizirajo v notranjosti.

Znano je, da te rastline zmanjšujejo biološko uporabnost onesnaževal s proizvodnjo in izločanjem s koreninami kemičnih spojin, ki inaktivirajo strupene snovi z mehanizmi absorpcije, adsorpcije ali strjevanja oborin.

Na ta način onesnaževala v okolju niso več na voljo za ostala živa bitja, preprečujejo se njihovo selitev v podzemno vodo in njihovo širjenje na večje površine tal.

Nekatere rastline, ki so jih uporabljali pri fitostabilizaciji, so: Lupinus albus (za imobilizacijo arzena, As in kadmija, Cd), Hiparrhenia hirta (imobilizacija svinca, Pb), Zygophyllum fabago (imobilizacija cinka, Zn), Anthyllis Vulneraria (imobilizacija cinka , svinec in kadmij), Deschampia cespitosa (imobilizacija svinca, kadmija in cinka) in Cardaminopsis arenosa (imobilizacija svinca, kadmija in cinka).

Fitostimulacija

V tem primeru se uporabljajo rastline, ki spodbujajo razvoj mikroorganizmov, ki razgrajujejo onesnaževala. Ti mikroorganizmi živijo v koreninah rastlin.

Fitoekstrakcija

Fitoekstrakcija, imenovana tudi fitoakumulacija ali fitosekstrakcija, uporablja rastline ali alge za odstranjevanje onesnaževalcev iz zemlje ali vode.

Ko rastlina ali alge absorbirajo onesnaževalne kemikalije iz vode ali tal in jih nakopičijo, se naberejo kot biomasa in na splošno sežgejo.

Slika 3. Fitoremediacija v bazenih, sanacija zapuščenega rudnika urana. Portugalska. Vir: flickr.com/photos/daniela_naturephotography

Pepel se odlaga na posebna mesta ali varnostna odlagališča ali se uporablja za pridobivanje kovin. Ta zadnja tehnika se imenuje zeliščarstvo.

Hiperkopične rastline

Organizmi, ki lahko absorbirajo izjemno visoke količine onesnaževal iz zemlje in vode, se imenujejo hiperakumulatorji.

Opisane so bile hiperakumulacijske rastline arzena (As), svinca (Pb), kobalta (Co), bakra (Cu), mangana (Mn), niklja (Ni), selena (Se) in cinka (Zn).

Fitoekstrakcija kovin je bila izvedena z rastlinami, kot so Thlaspi caerulescens (ekstrakcija kadmija, Cd), Vetiveria zizanoides (ekstrakcija cinka Zn, kadmija Cd in svinca Pb), Brassica juncea (ekstrakcija svinca Pb) in Pistia stratiotis (pridobivanje srebra Ag , živo srebro Hg, nikelj Ni, svinec Pb in cink Zn).

Fitofiltracija

Ta vrsta fitoremediacije se uporablja pri dekontaminaciji podzemnih in površinskih voda. Onesnaževalci absorbirajo mikroorganizme ali korenine ali so pritrjeni (adsorbirani) na površini obeh.

Slika 4. Rast korenin v laboratoriju, v tekočem mediju. Vir: pixabay.com

V fitofiltraciji rastline gojimo s hidroponsko tehniko in korenino dobro razvijemo, se rastline prenesejo v onesnažene vode.

Nekatere rastline, ki se uporabljajo kot fitofiltri, so: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda in Polygonum punctatum.

Fitolatizacija

Ta tehnika deluje, ko korenine rastlin absorbirajo onesnaženo vodo in sproščajo onesnaževala, pretvorjena v plinasto ali hlapno obliko v ozračje, s transpiracijo listov.

Znano je fitolatizirajoče delovanje selena (Se) rastlin, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus in Chara canescens ter sposobnost prenašanja živega srebra (Hg) rastlinske vrste Arabidopsis thaliana.

Prednosti fitoremediacije

• Uporaba tehnik fitoremediacije je veliko cenejša od uporabe običajnih metod dekontaminacije.
• Fitoremediacijske tehnologije se učinkovito uporabljajo na velikih območjih s srednjo stopnjo kontaminacije.
• Ker so tehnike dekontaminacije in situ, ni treba prevažati onesnaženega medija, s čimer se izognete razpršitvi onesnaževal po vodi ali zraku.
• Uporaba tehnologij fitoremediacije omogoča pridobivanje dragocenih kovin in vode.
• Za uporabo teh tehnologij so potrebne le običajne kmetijske prakse; Gradnja posebnih objektov ni potrebna, niti usposabljanje usposobljenega osebja za njegovo izvajanje.
• Fitoremediacijske tehnologije ne porabijo električne energije, prav tako ne povzročajo onesnaževanja z emisijami toplogrednih plinov.
• So tehnologije, ki ohranjajo zemljo, vodo in ozračje.
• To so metode dekontaminacije z najmanjšim vplivom na okolje.

Slabosti in omejitve

• Tehnike fitoremediacije lahko vplivajo le v coni, ki jo zasedajo korenine rastlin, torej na omejenem območju in globini.
• Fitoremediacija ni popolnoma učinkovita pri preprečevanju izluževanja ali vpijanja onesnaževal v podzemno vodo.
• Tehnike fitoremediacije so počasne metode dekontaminacije, saj za rast rastlin in z njimi povezanih mikroorganizmov potrebujejo čakalni čas.
• Na rast in preživetje rastlin, uporabljenih v teh tehnikah, vpliva stopnja strupenosti onesnaževal.
• Uporaba tehnik fitoremediacije lahko negativno vpliva na ekosisteme, kjer se izvajajo, zaradi bioakumulacije onesnaževal v rastlinah, ki lahko prek primarnih in sekundarnih porabnikov preidejo v prehranjevalne verige.

Reference

1. Carpena RO in Bernal MP. 2007. Ključi fitoremediacije: fitotehnologije za obnovo tal. Ekosistemi 16 (2). Maj.
2. Agencija za varstvo okolja (EPA-600-R-99-107). 2000. Uvod v fitoremediacijo.
3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Fitoremediacija in rizoremedijacija organskih onesnaževalcev tal: potencial in izzivi. Rastlinske znanosti. IZMENJUJOČE PUSTE
4. Ghosh M in Singh SP. 2005. Pregled fitoremediacije težkih kovin in uporabe stranskih proizvodov. Uporabna ekologija in okoljske raziskave. 3 (1): 1–18.
5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). Pregled fitoremediacije rudniških jalov in situ. Kemosfera, 184, 594–600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025