Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Fitoremediacja materiałów wybuchowych? Tak, to możliwe!
Fitoremediacja materiałów wybuchowych? Tak, to możliwe!
Fitoremediacja jest metodą oczyszczania środowiska ze szkodliwych substancji z wykorzystaniem roślin oraz związanych z nimi bakterii glebowych. Można w ten sposób usuwać związki organiczne, radionuklidy czy też metale ciężkie. Nie są to jednak jedyne związki, z którymi rośliny są w stanie sobie poradzić.

Z roku na rok coraz większą popularnością cieszą się badania dotyczące bioremediacji materiałów wybuchowych. Jak się okazuje, dla niektórych roślin usunięcie tak toksycznych dla człowieka związków nie stanowi dużego problemu.

Materiały wybuchowe zanieczyszczają tereny przy miejscach ich produkcji i wykorzystania w przemyśle, miejscach dawnych lub obecnych działań wojennych, jak również terenów otaczających obiekty wojskowe. Są one wysoce toksyczne, a także odporne na chemiczną lub biologiczną oksygenację oraz hydrolizę. Najczęściej spotykanymi w środowisku tego typu związkami są TNT, RDX, HMX.  Ich akumulacja zachodzi przede  wszystkim w glebie, ale mogą także przedostawać się do wód gruntowych.

Klasyczne metody usuwania materiałów wybuchowych z gleby opierają się na jej wykopaniu oraz późniejszym spaleniu i składowaniu, co jest bardzo kosztowne i wysoce szkodliwe dla środowiska, jak również często niewykonalne ze względu na zasięg skażenia.

TNT i produkty jego transformacji są wysoce toksyczne dla człowieka. Jest on zaliczony do potencjalnych czynników kancerogennych przez US EPA. Bezpośredni kontakt z TNT  grozi zachorowaniem na anemię, choroby wątroby czy też uszkodzeniem układu immunologicznego.

Badania dowodzą, że rośliny wodne potrafią usunąć z wody większość zawartego w niej TNT i to w stosunkowo krótkim okresie czasu. Przykładem mogą być dwa gatunki roślin: Myriophyllum aquaticum i Catharantus roseus, które w ciągu 5 dni usunęły TNT w stężeniu 0,44mM z zanieczyszczonej wody.

Ponadto badania przeprowadzone z udziałem Abutilon avicennae dowodzą, iż roślina ta jest w stanie usunąć TNT z gleby. W warunkach laboratoryjnych była ona hodowana w kolumnie wypełnionej glebą o zawartości 120mg/kg TNT. Po upływie 50 dni stwierdzono, iż w kolumnie znajduje się 23,2% początkowej zawartości tego związku, zaś w kolumnie pozbawionej A.avicennae 48,1%.

Przykłady te potwierdzają zdolność roślin do pobierania TNT ze środowiska, a w rzeczywistości przykłady tego typu można mnożyć. Co więcej, związek ten nie został wykryty w strukturach tych roślin, a to z kolei świadczy o tym, że posiadają one zdolność do transformacji tego toksycznego związku. Większość tych procesów jest przeprowadzana w korzeniach, co zostało udowodnione m.in. w testach autoradiograficznych. Taka transformacja jest regulowana przez różnego typu enzymy: nitroreduktazy, peroksydazy czy też S-transferazę glutationową.  Końcowymi produktami przekształceń TNT są koniugaty mono- i diglikozydów, które są magazynowane w wakuolach oraz ścianach komórkowych.

Metoda ta ma jednak pewne ograniczenia. Z powodu bardzo wysokiej toksyczności tego związku, możliwe jest stosowanie roślin do stężenia 100-500mg/kg w glebie, ponieważ jego wyższa koncentracja powoduję nekrozę i obumieranie roślin. Dlatego też, na dzień dzisiejszy fitoremediację TNT można stosować na terenach o jego niskiej zawartości.

Pewnym rozwiązaniem wydaje się być zastosowanie roślin transgenicznych, z genami pochodzenia bakteryjnego. Taki zabieg sprawiałby, że roślina stawałaby się odporna na wysokie stężenia tego ksenobiotyku, jak również mogłaby pobierać go w większych ilościach i skuteczniej transformować. Jedną z takich roślin jest Arabidopsis thaliana, którą transformowano genem nfsl pochodzącym z Enterobacter cloacae. Potrafi ona usunąć całą zawartość TNT przy jego stężeniu 250 mg/kg w roztworze, podczas gdy typ dziki cechuje się w takich warunkach dużymi powierzchniami nekrotycznymi, a w końcu obumiera.

Póki co badania nad tego typu transgenicznymi roślinami są przeprowadzane w warunkach laboratoryjnych, lecz w niedługim czasie zaczną się odbywać w szklarniach i w warunkach polowych.

KOMENTARZE
Newsletter