Iako se nakon početka rata u Ukrajini u javnosti pojavio strah od posljedica mogućeg, ali ne i izglednog nuklearnog sukoba, koji bi ostavio dugotrajne štetne posljedice i na poljoprivrednu proizvodnju, treba naglasiti da je takav razvoj događaja malo vjerojatan. No, nije naodmet znati što se može učiniti po pitanju kontaminacije tla teškim metalima i drugim štetnim tvarima. Stoga donosimo članak o poljoprivrednoj tehnologiji kojom se onečišćeno tlo može vratiti u stanje pogodno za uzgoj poljoprivrednih proizvoda za prehranu.
Tlo ima veliki značaj za život na Zemlji. Zbog njegovog dugotrajnog procesa nastanka i razvoja smatra se uvjetno obnovljivim izvorom. Najčešći izazovi vezani uz tlo s kojima se poljoprivrednici susreću su zakiseljavanje, erozija i onečišćenje. Onečišćenje podrazumijeva prisustvo određenih tvari u koncentracijama koje negativno utječu na okoliš i ljudsko zdravlje. Uzgoj kultura na onečišćenom tlu predstavlja ogromnu opasnost po zdravlje budući da štetne tvari ulaze u hranidbeni lanac. Želja i svijest za očuvanjem okoliša i zdravlja doveli su do proučavanja i razvoja tehnologija čijom se primjenom onečišćena područja mogu vratiti u prvobitno stanje. Remedijacija je postupak sanacije onečišćenih područja. To su mjere koje se provode sa svrhom smanjenja onečišćenja do razine koja je bezopasna za daljnje korištenje.
Fitoremedijacija – zelena tehnologija
Riječ fitoremedijacija dolazi od grčke riječi ”phyto” što znači biljka i latinskog sufiksa ”remedium” što znači sposoban za liječiti ili obnoviti. Fitoremedijacija je tehnologija koja biljkama i rizosferom pretvara i/ili stabilizira organske i anorganske spojeve u tlu, sedimentima, podzemnim vodama i atmosferi. Neodrživa poljoprivredna proizvodnja onečišćuje okoliš primjenom gnojiva, pesticida i raznih poboljšivača tla unoseći u tlo teške metale poput bakra koji se koristi u zaštiti vinograda, ili kadmija koji se nalazi u nekim mineralnim gnojivima. Fitoremedijacija se pokazala učinkovitom u dekontaminaciji navedenih tvari, a primjenuje se i za čišćenje tla od naftnih ugljikovodika i eksploziva.
Iako se u posljednje vrijeme ovo područje sve više istražuje, zamisao korištenja biljaka u obnovi onečišćenih područja nije nova. Smatra se da potječe s kraja 19. stoljeća. Tad su dokumentirane prve biljne vrste s visokim koncentracijama metala u listovima,. Prvo zabilježeno istraživanje provedeno je u pedesetim godinama prošlog stoljeća na području bivšeg SSSR-a. U njemu su ispitivane poluvodene biljne vrste te zumbul i vodena leća. Navedene biljne vrste ukazale su sposobnost usvajanja olova, cinka i kadmija iz onečišćenih voda.
Fitoremedijacija ima mnoge prednosti u odnosu na druge tehnike obnove onečišćenih područja. Može se primjeniti za veliki broj onečišćujućih tvari i na samom tlu (in situ). Sve to smanjuje mogućnost kontaminacije, ne zahtijeva skupu opremu i visoko specijalizirane stručnjake. Povoljno utječe na zadržavanje biološke aktivnosti i strukture tla; jednostavnija je za primjenu i održavanje; može se primjeniti na područjima na kojima je remedijacija već u tijeku; jeftinija je od ostalih metoda te ekološki prihvatljivija. Utvrđeno je da biljke s razvijenijim korijenovim sustavom usvajaju veće koncentracije onečišćujućih tvari iz tla.
Najveći nedostatak ove metode je mogućnost razvijanja ograničenog korijenovog sustava uslijed usvajanja metala i vjerojatnosti fitotoksičnosti ako su koncentracije u tlu visoke. Osim toga, potrebno je duže vremensko razdoblje kako bi se onečišćeno područje vratilo u prvobitno stanje. Budući da se koristi biljkama, ovisna je o klimatskim i sezonskim promjenama. Nadalje, bitno je spomenuti i problematiku pravilnog odlaganja onečišćene biomase, kao i potencijalno uvođenje invanzivnih vrsta.
Mehanizmi fitoremedijacije
Proces fitoremedijacije obično započinje provođenjem identifikacije područja. Nakon toga slijedi neophodna kemijska analiza tla prije provođenja metode kojom se određuje koncentracija teških metala u tlu, ali i ostali bitni parametri za uspješan uzgoj odabrane kulture. Ovisno o kulturi obavlja se sadnja ili sjetva i primjenjuje odgovarajuća agrotehnika tijekom rasta i razvoja. Nakon žetve i sušenja biljaka provodi se kemijska analiza tla i biljnog materijala. U konačnici se određuje koncetracijski faktor usvojene tvari.
Ovisno o dijelu biljke koji je uključen u proces fitoremedijacije, svaki mehanizam može biti fito (nadzemni dio biljke) ili rizo (podzemni dio biljke). Stoga, razlikujemo sljedeće mehanizme fitoremedijacije:
• Fitoakumulacija/fitoekstrakcija je mehanizam u kojem odabrana kultura usvaja onečišćujuću tvar, prenosi je iz korijena u nadzemnu masu koja se kasnije žanje, suši i odlaže na za to predviđenom mjestu.
• Fitostabilizacija podrazumijeva smanjenje dostupnosti onečišćujuće tvari uslijed fizikalno – kemijskih procesa korijenovog sustava.
• Fitovolatizacija je specifičan mehanizam fitoremedijacije. Temelji se na pretvorbi onečišćujuće tvari u hlapljivi oblik, odnosno usvajanju vode te organskih i anorganskih tvari. Premještanjem tkivima do listova, isparavaju u atmosferi u niskim, bezopasnim koncentracijama.
• Fitotransformacija/fitodegradacija predstavlja razgradnju onečišćujuće tvari biljnim enzimima.
• Rizodegradacija temelji se na otpuštanju određenih tvari iz korijena biljke koje razgrađuju onečišćujuću tvar.
• Rizofiltracija podrazumijeva usvajanje onečišćujuće tvari iz tekućeg medija. Čine ju dva procesa, a to su vezanje metala na površini korijena i usvajanje istoga. Smatra se da se ovim mehanizmom uklanjaju najveće koncentracije teških metala.
•Phytopumping koristi biljke koje imaju ulogu organskih ”pumpi”. Biljne vrste uvlače velike količine onečišćene vode u procesu transpiracije te se na taj način smanjuje onečišćenje podzemnih voda. Prikladna biljna vrsta za ovaj mehanizam fitoremedijacije je vrba koja usvaja oko 200 litara vode dnevno.
• Kombinacija mehanizama.
Koje kulture koristiti u fitoremedijaciji?
Odabir kultura za fitoremedijaciju je vrlo važan faktor jer nemaju sve biljne vrste pogodne karakteristike za usvajanje teških metala. Takve biljne vrste trebale bi imati brzi rast, visoki prinos biomase i dobro razvijen korijenov sustav. Neke kulture koje su pokazale fitoremedijacijsku sposobnost poput kukuruza, suncokreta, crvene vlasulje, oštrodlakavog šćira, bundeve i smeđe gorušice razvile su ograničen korijenov sustav što obično rezultira slabijim usvajanjem teških metala. Također, poželjna je visoka efikasnost akumulacije pri niskoj koncentraciji metala u tlu.
Prilikom odabira kultura svakako treba voditi računa i o vrsti onečišćujuće tvari u tlu. Nemaju sve biljne vrste koje se koriste u fitoremedijaciji sposobnost usvajanja i uklanjanja svih teških metala. Paprat Pteris vittata pokazala se učinkovitom u ukljanjanju arsena, bakra i kroma iz tla, dok se američki kermes, guštarka i ošmugalj (fratrova brada) koriste za čišćenje tla onečišćenog kadmijem.
Nadalje, vrste poput stolisnika, ječma, čičoke, hrena i slanutka uspješne su u usvajanju većih koncentracija žive iz tla, a breza i lucerna isto su tako uspješne u uklanjanju olova. Kao što je vidljivo, neke od spomenutih biljnih vrsta koriste se u prehrani ljudi i životinja. Nakon provedene fitoremedijacije takve biljke nisu za konzumaciju zbog visokih koncentracija štetnih tvari. Kako ne bi došlo do kompeticije između biljaka za proizvodnju hrane i istih tih biljaka u fitoremedijaciji, preporučuje se korištenje onih biljnih vrsta koje se ne uzgajaju u tu svrhu. Veću pozornost dobile su kulture koje se koriste za proizvodnju energije.
Krmne kulture poput slonove trave, virdžinijskog sljeza i sudanske trave pokazale su se iznimnima u fitoremedijaciji, kao i u ulozi enegenata. Za razliku od šećernih kultura i uljarica koje se koriste u proizvodnji energije, ali i u prehrani ljudi i životinja, lignocelulozne kulture nemaju nikakvu prehrambenu ulogu. To su većinom drvenaste kao što su breza, topola i eukaliptus te travnate vrste poput Miscanthus x giganteus, divovske trske i divljeg prosa. Kulture koje se uzgajaju u proizvodnji energije i fitoremedijaciji stabiliziraju ili usvajaju teške metale iz tla, a dobivena biomasa služi u proizvodnji krutih, tekućih ili plinovitih izvora energije što ima pozitivan učinak na okoliš budući da se radi o obnovljivim izvorima energije.
