Fytoremediace

Fytoremediace, neboli využití rostlin k odstranění kontaminací půd způsobených toxickými kovy a radioizotopy. Kontaminované půdy a vody představují významný problém pro životní prostředí, zemědělství a lidské zdraví po celém světě. Tento problém může zčásti vyřešit biotechnologie nazývaná fytoremediace.

Fytoremediace představuje použití zelených rostlin k odstranění znečišťujících látek ze životního prostředí nebo učinění těchto látek neškodnými. Fytoremediace je zajímavá alternativa současných čistících metod, jako je odstranění kontaminované horní vrstvy půdy a její kompostování, které jsou energeticky náročné, velmi drahé a vážně narušují ráz krajiny. V minulosti bránilo fytoremediaci naše nedostatečné porozumění mechanismů transportu a tolerance.

“Zelená“ technologie využívá rostliny k “vysátí“ těžkých kovů z půdy prostřednictvím jejich kořenů. Některé druhy rostlin známé jako “hyperakumulátory kovů“ mají schopnost extrahovat prvky z půdy a koncentrovat je ve snadno skliditelných rostlinných stoncích, větvích a listech. Tyto rostlinné části mohou být sklizeny, jejich objem je zmenšen a mohou být skladovány pro pozdější využití“. Hyperakumulátory kovů mají všechny znaky rostlin pěstovaných na sklizeň sena. Měly by být vysoké, vysoce výnosné, rychle rostoucí, snadno skliditelné a hluboko kořenící. Měly by si také udržet listy bohaté na minerály, aby mohly být sklízeny spolu se stonky rostlin. Rostliny fungující jako “vysavače“ musí být také schopné tolerovat a přečkat vysoké hladiny těžkých kovů v půdě.

Vědci z United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service (USDA-ARS) prováděli studie využití penízku modravého (Thlaspi cearulescens) k odstranění kadmia, dalších toxických těžkých kovů a radioizotopů jako součást procesu remediace půd známého jako fytoremediace. Dříve zjistili, že snížení pH pomohlo rostlinám odstranit toxické kovy. Měli však obavy z toho, že příliš vysoká půdní kyselost by mohla působit nepříznivě na prospěšné půdní mikroby. Proto upravili pH půdy kontaminované těžkými kovy ze dvou hutí na různé hodnoty a šest měsíců na nich pěstovali penízek modravý a následně analyzovali půdní mikroby a jejich aktivitu. Pak upravili pH půdy zpátky na normální hodnotu a inkubovali jí šest měsíců. Zjistili, že půdní pH snížené na ne méně než 5,8 až 6,0 nemá trvalý nepříznivý účinek na půdní mikroby. Penízek modravý chrání půdní mikroby při stejné hodnotě pH ve srovnání s neosetou půdou.

Penízek modravý je malý planý zástupce čeledi brukvovité (Brassicaceae), do které patří zelí a květák. Daří se mu na půdách bohatých na zinek, nikl a kadmium. Penízek modravý je ozimá bylina, kterou nacházíme v mnoha zemích. Tato rostlina se vyskytuje ve vysokohorských oblastech střední Evropy a rovněž v severoamerických Skalnatých horách. Většina jeho ekotypů dorůstá výšky pouze 20 až 30 centimetrů a má malé bílé květy.

Rufus Chaney z USDA-ARS se svými spolupracovníky prokázal, že penízek modravý může naakumulovat ve svých listech až okolo 8 000 µg/kg (ppm, jednotek na milion) toxického kadmia. Ekotyp penízku modravého z jižní Francie je schopný absorbovat 10ti až 20ti násobek kadmia než jeho jiné ekotypy ze zbytku Evropy. Vysoká akumulace kadmia může být kombinována s vysokým výnosem pomocí tradičního šlechtění.

Každoroční sklizeň nadzemní hmoty umožní snížit koncentraci kadmia v půdě na bezpečnou úroveň za tři až deset let. Fytoremediace jednoho hektaru stojí ročně kolem 600 až 2 500 amerických dolarů, zatímco alternativní čistící metody – odstranění kontaminované půdy z 1 hektaru a její nahrazení čistou půdou stojí okolo 2,5 milionu amerických dolarů.

Kadmium je přirozeně se vyskytující prvek, který je značně rozšířen v zemské kůře. Je uvolňováno do životního prostředí prostřednictvím důlního průmyslu, zpracování rud a tavení zinkových a zinko-olověných rud. Kadmium se používá při pokovování, výrobě barev a baterií. Hlavní environmentální zdroj kadmia představují potraviny. Hlavní potraviny jako je pšenice, rýže a brambory obsahují 10 až 300 µg kadmia v kilogramu čerstvé hmoty. Rýže, když je pěstována v kontaminované půdě, může kumulovat více než 3 000 µg/kg. Ale i tak lidé vstřebají po celoživotní expozici méně než 10 procent množství potřebného k vyvolání nemoci ledvinových kanálků. Kontaminace kadmiem je celosvětový problém, především v Asii na zaplavovaných půdách rýžových polích (“paddies“). Rýže pěstovaná v těchto půdách může mít stonásobek normální hladiny tohoto prvku. Nedávný průzkum v Japonsku zjistil, že více než 0,5 milionů hektarů má dostatečný obsah kadmia na to, aby způsobilo, že rýže překročí doporučovaných 200 µg/kg.

V roce 2006 získala University of Maryland patent na proces fytoremediace kadmia z půdy pomocí penízku modravého. V současnosti neexistuje jiná podobná technologie pro remediaci půd kontaminovaných kadmiem pomocí rostlin.

Jedinou věcí, která zbývá, je získat komerční podporu, aby se pokročilo ve využívání hyperakumulujících rostlin při čištění půd. Společnost Phytoextraction Associates LLC, která má licenční práva na používání této technologie, spolupracuje s vlastníky pozemků kontaminovaných kadmiem v USA a Asii za účelem získání komerčně efektivní technologie.

Výzkum také ukazuje cestu ekonomického navrácení těchto kovů. Zinek a kadmium jsou kovy, které mohou být znovu získány z kontaminované půdy pomocí sklizení nadzemních částí rostlin a extrakce kovů z nich.

Autor: Dr. Ing. Jaroslav Salava, VÚRV, v.v.i.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použitá literatura:

Anonym: Phytoremediation: Using Plants To Clean Up Soils. 

Anonym: Dainty Plant Can Power-Clean Cadmium-Contaminated Soils.

Anonym: Using Plants to Clean Up Soil. http://www.ars.usda.gov/is/pr/2007/070123.htm