UNIVEZITET U BIHAĆU BIOTEHNIĈKI FAKULTET ZAŠTITA OKOLIŠA
FITOREMEDIJACIJA ZEMLJIŠTA
Student:
Mersa Mujetić
Predmetni asistent :
mr.sc. Fatima Muhamedagić
Bihać, 2011.godine
1.UVOD
Koncept Održivog razvoja predstavlja društveni razvoj ljudskog roda u saglasnosti sa ekonomskim razvojem i zaštitom životne sredine. Na Svjetskom Samitu u Riju 1992. godine donesen je
globalni plan akcija za održivi
razvoj – Agenda 21.
Napravljene su preporuke u okviru Strategija održivog razvoja za razvijene zemlje i zemlje u razvoju u različitim oblastima, kao što su: čist zrak i voda, snabdijevanje vodom, energija, korištenje zemljišta, domaćinstva, u pravljanje otpadom, transport i zdravstvena zaštita ljudi. Na globalnom i lokalnom nivou potrebne su tehnologije za smanjenje emisije gasova sa
efektom staklene bašte i za revitalizaciju čovjekove okoline. Za smanjenje oštećenja čovjekove okoline traži se alternativa za fosilna goriva. Ide se u pravcu upotrebe obnovljivih izvora energije (vjetar ili solarna energija) i
uvoĎenje reciklaže u svim procesima, jer je to put
u pravcu održivosti.
2
2.ODRŽIVI RAZVOJ I FITOREMEDIJACIJA
Fitoremedijacija, tehnologija koja se sve više razvija, poznata je pod raznolikim nazivima
kao što su Wastewater Gardens – Vrtovi otpadnih voda ili Living Machines – Žive mašine. U industrijskoj ekologiji je široko rasprostranjen naziv fitoremedijacija ili bioremedijacija (fito gr. – biljka, biljni; bio gr. – život; remedium lat. – lek, sredstvo, prim. prev.). Ali osnovni
principi su slični: sistem koji je projektovan da olakša prirodni proces čišćenja otpadnih voda, obnove jezera, potoka ili močvara, obrade kanalizacionih voda ili, što je diskutabilnije, mjesta sa toksičnim otpadom
.
Fitoremedijacija je nova tehnologija koja se bazira na
korištenju viših biljaka u procesima
čišćenja zagaĎene okoline. Fundamentalna i primijenjena istraživanja su nedvosmisleno pokazala da odabrane vrste biljaka imaju sposobnost da uklone, degradiraju, metabolišu ili mobilišu širok spektar kontaminenata. Fitoremedijacija, kao i Održ ivi razvoj, bazira se na implementaciji tri osnovne komponente:
zaštiti čovjekove okoline
ekonomskom razvoju
socijalnoj jednakosti.
Korištenje močvarnog zemljišta za obradu otpadnih voda nije nova ideja. Stari Kinezi i Egipćani su ih npr. koristili, ali zamisao da se močvara namjenski napravi prvi put je pokušana da se sprovede 1904. godine u Australiji. Tehnologija se razvila u toku 70 -ih i 80-ih godina prošlog vijeka kao dio rastuće ekološke industrije i ekološkog inženjeringa. Cilj ovi h oblasti jeste optimizacija prirodnih procesa kako bi se industrijske funkcije obavljale uz manju cijenu i za ekonomiju i
za životno okruženje.
3
Sistem se oslanja na upotrebu specijalno izabranih autohtonih vrsta biljaka i nepatogenih mikroba namjenjenih odreĎenom sistemu. Sa raznolikošću oblasti i primjena, stručnjaci
unapreĎuju svoje sisteme naročito u ekoregionima koji već imaju druge uspješne projekte koji su poslužili kao model. Sistemi su bili korišteni u SAD-u, Meksiku, Indoneziji, Australiji, Filipinima i na drugim mjestima.
Slika br.1 Autohtone biljke
Generalno, ova mijesta koriste se za benignije tipove otpadnih i kanalizacionih voda, ali se
takoĎer koriste i kako bi se očistila naftna polja, napušteni rudnici, mjesta za testiranje oružja, mjesta izli jevanja Ďubriva i druga mjesta zagaĎena toksinima. Potencijal njihovog korištenja
za remedijaciju opasnih zona privukla je pažnju istraživača pošto su suncokreti koji su hidroponično gajeni na plutajućim splavovima stiropora korišteni da usisavaju radioaktivan otpad u Černobilu (hidroponia je sistem metoda uzgoja biljaka bez zemljišta)
4
Posebno birane biljke djeluju kao pumpe koje izvlače i skupljaju
zagaĎivače iz zemljišta i
pospješuju razvoj bakterija koje razgraĎuju k emikalije. Te biljke zatim mogu da se uklone. Smatra se da je ovo jeftinija alternativa uklanjanju ili prebacivanju zemljišta ili otpadnih materijala. Sa druge strane, postoji briga da bi životinje i insekti koji se hrane ovim biljkama
mogle ponovo da uvedu ove otrove u lanac ishrane. To bi takoĎe r moglo da obeshrabri korporacije po pitanju čis tijih industrijskih procesa, prije svega jer bi one mogle da koriste ovaj proces kao opravdanj e za stvaranje toksičnih
Slika br. 2 Biljke kao „pumpe“ Ovi sistemi bi mogli
zagaĎenja.
koje izvlače i sakupljaju zagaĎivače iz zemljišta
imati najveće mogućnosti u svijetu koji se razvija, gdje komunalne
službe ne mogu da održe korak sa rastućom seoskom i, prije svega, gradskom populacijom. Topli klimatski krajevi su idealni jer vegetacija lako raste tokom cijele godine. Njihov
potencijal, kao što je slučaj sa alternativnom energijom, mogao bi da predstavlja pomak naprijed ka decentralizaciji i diversifikaciji komunalnih usluga, sa sistemima koji bi se primjenjivali u stambenim zgradama, školama, hotelima, ili malim fabrikama, što bi otklonilo zavisnost i smanjilo pritisak na udaljeno, centralizovano i skupo postrojenje za obradu.
5
Kao i konvencionalna obrada otpadnih voda, ovi sistemi generalno rade na nekoliko
nivoa. Fekalne vode najprije ulaze u primarni zapečaćeni rezervoar, gdje bakterije u dobrom sistemu smanjuju otpad na 65
– 95%. Onda prelaze u močvarnu ćeliju ili slojeviti v rt,
prekrivač od šljunka sa posebno biranom vegetacijom na vrhu. Dodatni treći vrt ponekad je projektovan da primi otpadne vode koje zatim mogu da se koriste za irigaciju ili za ispiranje
toaleta. Dobro projektovani sistemi ispunjavaju američke (EPA) i evr opske zdravstvene standarde.
Slika br. 3 Pročišćavanje
vode
Troškovi su procijenjeni na 5 do 10% od obične c ijene održavanja i troškova i mogu biti projektovani tako da zavise od težine, na taj način smanjujući ili eliminišući potrebu za energijom. Mogu da smanje količinu fekalne koliformne bakterije za 99% bez upotrebe bi lo kakvih k emikalija, kao što je štetni i skupi hlor.
6
2.1. OPIS PROBLEMA
Ljudskim aktivnostima vezanim za industrijske aktivnosti , za proizvodnju energije, za
vaĎenje i distribuciju ruda, saobraćaj i dr. nastaju zagaĎujuće materije. Nastale zagaĎujuće materije dospijevaju u zrak , vode i zemljište. ZagaĎujuće materije iz zraka, gasovite ili u obliku aerosola ( aerosoli su smjes a tvrdih i lebdećih čestica, koja nastaje
tokom disperzijskih procesa, kada se veće čestice rastavljaju na manje ) uglavnom vremenom dospijevaju u .
zemljište, a zatim u podzemne i površinske vode.
Glavni problemi su nepovratni gubitak zemljišta zbog rasipanja i erozije, kontinuirane
kontaminacije iz različitih izvora, acidifikacija ( povećanje kiselosti ) , salinizacija ( povećanje saliniteta površinskih i podzemnih voda ) , stvrdnjavanje i opustinjenje. ZagaĎujuće materije u odnosu na zdravlje ljudi i životinja mogu biti toksične, kancerogene, teratogene, alergogene, mutagene, bio-akumulativne. U vremenu, u zavisnosti od supstrata u
kojem su se našle, zagaĎujuće materije se degradiraju, različitom brzinom. U zagaĎujuće materije zemljišta spadaju : teški metali , pesticidi , PCB, PAH ovi , radionuklidi, kisele kiše, otpadne vode, čestice prašine, uglja, ruda, patogeni organizmi i dr. Pod dejstvom zagaĎujućih materija, degradirano zemljište se samoprečišćava , sve dok tu mogućnost ne izgubi. Ukoliko se degradaciji zemljišta ne bi posvetila odgovarajuća pažnja , posebno kad je riječ o kontaminaciji teškim metalima, pesticidima, radionuklidima i drugim opasnim materijama iz različitih izvora, moglo bi da doĎe do pojave tzv. „ kemijske vremenske bombe", koja se može us porediti sa metastazom raka u ljudskom organizmu.( P. Sekulić,Kastori R. , 2003. )
7
Teški metali, kao što su, kadmijum, živa, nikl, olovo, uranijum, bakar, gvožĎe, mangan, kobalt, cink i dr. su toksične supstance , koje se uključuju u lanac ishrane predstavljaju veliki rizik za biodiverziteta na dugoročnom nivou. Rizik može imati
različite oblike: pogoršavanje
zdravlja ljudi, životinja ili biljaka, oštećenje objekata ili strukture na zemljištu, kontaminacija podzemnih ili površinskih voda koje su u kontaktu sa zemljištem. Dejstvo toksičnih metala zavisi od oblika u kome se kontaminant nalazi što dalje utiče na njegovo ponašanje u zemljištu. Mobilnost kontaminanata zavisi od pH zemljišta i vrste istih. Odgovor naučnika na probleme vezane za zagaĎenja zemljišta i otpadnih voda, su pokušaji , kao i nastala rešenja, za mogućnosti prečišćavanja. Tako su prirodni procesi vezani za sposobnosti odreĎenih biljaka , iskorišteni u svrhu remedijacija , čišćenja zemljišta i otpadnih voda. Procesi u biljkama, uslovljeni prisustvom zagaĎujućih materija u posmatranoj sredini, ukazuju na veliki potencijal čišćenja preko biljaka. Takve biljke su nazvane fitoremedijatori. Pomoću biljaka fitoremedijatora, koje imaju sposobnost da akumuliraju metale i radionuklide u nadzemni dio
izdanka, se ostvaruje mogućnost dekontaminacije zemljišta i tehnogenih
supstrata .Poslije
korištenja zelenih biljaka za čišćenje te rena, dekontaminirano zemljište
može biti korišteno za poljoprivredu.
8
2.2.MATERIJALI I METODE
Fitoremedijacija je metod u kome koristimo zelene biljke za čišćenje terena zagaĎenih opasnim otpadom. Fitoremedijaciju smo primjenili ex situ i in situ , kontinuirano i
indukovano, za čišćenje kontaminiranih terena od toksičnih metala. Istraživanje se sastoji od više manjih istraživanja 1. identifikacija terena
2. hemijske analize zemljišta prije upotrebe fitoremedijacije 3. saĎenje biljaka fitoakumulatora 4. primjena agrikulturnih i tehničkih m jera za rast i razvoj biljaka
5. sakupljanje i sušenje biljaka 6. analiza zemljišta posle završene fitoremedijacije 7. hemijske analize zelenih ostataka biljaka
8. odreĎivanje koeficijenta koncentracije CF biljaka
9
2.3.REZULTATI ISTRAŽIVANJA Fitoakumulacija olova iz zemljišta - indukovana fitoekstrakcija podrazumijeva tok fitoremedijacije sa indukcijom ( dodavanjem helatnih agenasa ). U toku 2000 -2001 godine u Srbiji, sprovedeno je
istraživanje indukovane ili voĎene
fitoremedijacije ex situ na zemljištu sa kontaminiranog terena, prim jenom biljne vrste Brassica juncee.
Usvajan je olova iz zemljišta od strane biljne vrste Brassica juncee, izraž eno (mg/kg) suhe
materije. Rezultat, su dati kao prikaz sadržaja olova u d ijelovima ispitivane biljke Brassica juncee, nakon fitoremedijacije,ukupno 9342,62 mg/kg.
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 list
stablo
korijen
Graf br.1: Raspored usvojenog olova u biljnoj vrsti
10
ukupno
Najviše olova Brassica juncee je akumulirala i translicirala u zelene listove, stablo i u koren. Sadržaj olova u zemljištu nakon prim jene u jednoj žetvenoj sezoni indukovanom fitoremedijacijom je snižen, u odnosu na sadržaj pr ie primjene fitoremedijacije. Sadržaj
olova, u zemljištu je snižen više od devet puta, u odnosu na sadržaj pr ije primjene indukovane fitoremedijacije.
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0
sadržaj prije
sadržaj poslije
Graf br.2 : Sadržaj olova u zemljištu prije i poslije fitoremedijacije
Dobiveni rezultati predstavljaju vrlo dobro odraĎenu fitoremedijaciju. Dobivena je potvrda da su visoke koncentracije akumuliranog olova u biljci postignute prisustvom limunske kiseline i EDTA. Indukovana fitoremedijacija, predstavlja prijedlog za primjenu , kada god uslovi za to dozvoljavaju.
11
3. ZAKLJUĈAK
Prema zahtjevima biljke fitoremedijatori, se mogu upotrijebiti u različitim
supstratima u životnoj sredini : za čišćenje vazduha, površinskih voda, otpadnih voda, zemljišta, tehnogenih supstrata.Za čišćenje kontaminiranog zemljišta i tehnogenih supstrata upotrijebljena je biljna vrsta (Brassica juncea ). Istraživanja su sprovedena i sa drugim biljkama fitoremedijatorima (Brassica napus , Helianthus annus , Clamagrostis epigeios , Tussilago farfara , Sysimbrium orientale) na kontaminiranim terenima.
Na osnovu dobijenih rezultata istraživanja, prim jena fitoremedijacije na terenima, nova biotehnologija se može preporučiti za dalju prim jenu u praksi. Istraživanjem se došlo do saznanja ( Brassica juncea ) posejduje sposobnosti prirodne adaptacije.
Riješenje kroz prim jenu fitoremedijacije, se nameće kao alternativa skupim i
agresivnim
poznatim procesima čišćenja supstrata životne sredine. Prednost fitoremedijacije u odnosu na druge poznate tehnologije za uklanjanje toksičnih metala iz zemljišta je ekonomski i splativije ima nižu cijenu koštanja. Ova tehnologija ne dovodi do degradacije ekosistema kao što je slučaj sa prim jenom ostalih tehnologija za prečišćavanje.
12
4. SADRŽAJ
1.UVOD………………………………………………………………………………………..2
2.ODRŽIVI RAZVOJ I FITOREMEDIJACIJA…………………………………………..3 2.1.OPIS PROBLEMA…………………………………………………………………….7 2.2.MATERIJALI I METODE…………………………………………………………...9 2.3.REZULTATI ISTRAŽIVANJA……………………………………………………..10
3.ZAKLJUĈAK……………………………………………………………………………...12
4.SADRŽAJ………………………………………………………………………………….13
13
