Įsivaizduokite technologiją, kuri valo užterštą dirvą be sunkiosios technikos, be brangaus grunto iškasimo ir išvežimo, be cheminių reagentų – tereikia pasodinti tinkamus augalus ir palaukti. Tai ne ateities fantazija, o jau dešimtmečius pasaulyje, taip pat ir Lietuvoje, tiriama ir taikoma technologija, vadinama fitoremediacija. Jos esmė paprasta: tam tikri augalai geba iš dirvos ištraukti sunkiuosius metalus ir sukaupti juos savo audiniuose, taip palaipsniui „išvalydami“ užterštą teritoriją. Populiariausias šio metodo pavyzdys – saulėgrąžos, tačiau praktikoje naudojamų augalų sąrašas yra kur kas platesnis ir įvairesnis, nei atrodo iš pirmo žvilgsnio.
Kaip iš tikrųjų veikia fitoremediacija?
Fitoremediacija (dar vadinama fitovalymu) remiasi tuo, kad augalų šaknys sugeria iš dirvos ne tik vandenį ir maistines medžiagas, bet kartu ir ištirpusius metalų jonus. Šios žaliosios technologijos esmė – sunkiųjų metalų susikaupimas augalų biomasėje augimo laikotarpiu ir jų pašalinimas iš dirvožemio kartu su nupjauta augalų mase. Kitaip tariant, augalas veikia kaip natūralus filtras: jis „ištraukia“ metalą iš žemės, sukaupia jį lapuose ar stiebe, o tada tereikia nupjauti ir tinkamai utilizuoti šią biomasę – kartu su joje sukauptu teršalu.
Verta iš karto pasakyti sąžiningai: šis metodas nėra stebuklingas ir greitas. Vienas pagrindinių fitoremediacijos trūkumų yra tas, kad augalai ištraukia sunkiuosius metalus tik iš paviršinio dirvožemio sluoksnio, o stipriai užterštuose plotuose visiškas dirvožemio nukenksminimas dažnai nepasiekiamas net per dešimt metų vien dėl to, kad augalų sukauptas biomasės kiekis yra tiesiog per mažas, palyginti su teršalų kiekiu dirvoje. Todėl fitoremediacija dažniausiai naudojama ne kaip greitas avarinis sprendimas, o kaip ilgalaikė, pigi ir aplinkai draugiška priemonė – ypač ten, kur tradiciniai metodai (grunto iškasimas ir išvežimas) būtų per brangūs arba tiesiog neįmanomi dėl didelio ploto.
Saulėgrąžos – universaliausias fitoremediacijos augalas
Paprastoji saulėgrąža (Helianthus annuus) neatsitiktinai tapo šio metodo simboliu. Mokslininkai pastebėjo, kad Helianthus annuus tobulai tinka fitoekstrakcijai, nes gerai prisitaiko prie aplinkos sąlygų ir užaugina didelį biomasės derlių – o būtent didelė biomasė yra raktas į efektyvų metalų surinkimą.
Lietuvoje šis augalas taip pat tirtas praktiškai: mokslininkai stebėjo, kaip gausiai patręštos vandenvalos dumblu saulėgrąžos suvešėjo, o tuo pačiu metu buvo tiriama, kur sunkieji metalai iš dumblo kaupiasi – dirvožemyje, augalo šaknyse ar antžeminėje dalyje. Panašiai gerai fitoekstrakcijai tinka kukurūzai bei baltosios garstyčios – šie trys augalai kartu sudaro tarsi bazinį fitoremediacijos „trejetą“, nes visi pasižymi sparčiu augimu ir dideliu biomasės kiekiu.
Paparčiai, kaupiantys arseną
Vienas įspūdingiausių fitoremediacijos pavyzdžių pasaulyje – nedidelis, atogrąžų kilmės papartis Pteris vittata, žinomas kaip lygialapis pteris. Šis papartis geba sukaupti daugiau nei 22 000 mg arseno kilograme sausos lapų masės, kai yra auginamas dirvoje su 1500 mg/kg arseno koncentracija – tai vienas aukščiausių žinomų natūralaus arseno kaupimo rodiklių augalų karalystėje.
Be šio paparčio, arseną taip pat kaupia kitas jo giminaitis Pityrogramma calomelanos, kalninė austėja, pūkuotoji vilnūnė bei čiužutė, kurios koncentracija augale gali siekti iki 1000 mg/kg. Šaltam klimatui pritaikytos rūšys, tokios kaip Pteris cretica, taip pat pasižymi panašiomis, nors kiek silpnesnėmis savybėmis.
Rekomenduojamas video
Karklai ir gluosniai – medžiai, dirbantys žemei
Greitai augantys karklai (Salix viminalis) yra viena iš tų retų medžių rūšių, kurios auginamos tiek energetiniams tikslams, tiek fitoremediacijai. Salix viminalis kartu su kukurūzais ir saulėgrąžomis pasižymi dideliu atsparumu sunkiųjų metalų poveikiui, todėl dažnai sodinami užterštose žemės ūkio teritorijose kaip ilgalaikis, kelerius metus taikomas sprendimas. Šių medžių biomasė vėliau gali būti panaudota net energijai gaminti (žinoma, atlikus tinkamą patikrinimą dėl sukauptų teršalų lygio).
Kopūstai, garstyčios ir kiti bastutiniai daržo augalai
Nustebsite, tačiau kai kurie visiškai įprasti daržo augalai taip pat aktyviai dalyvauja teršalų kaupime. Dirvožemio savivalos procesus skatina kopūstai, saulėgrąžos, avižos, kukurūzai, ridikėliai, raudonieji burokėliai, valgomieji ridikai, moliūgai, cukinijos, pomidorai ir sėjamosios salotos, kurie yra linkę kaupti teršalus savo audiniuose.
Būtent dėl šios priežasties fitoremediacijai skirtuose bandymuose šie augalai sodinami specialiai paruoštose, izoliuotose lysvėse – jokiu būdu ne tam, kad vėliau būtų valgomi, o tik kaip biologinis „filtras“, kurio derlius vėliau utilizuojamas. Panašiai elgiasi ir garstyčios (Brassica juncea), kurios kartu su Alyssum bertolonii bei Thlaspi caerulescens priskiriamos prie fitoekstrakcijai tinkamų rūšių, hiperakumuliuojančių varį, nikelį, cinką, kadmį ir arseną.
Laukiniai augalai, kuriuos dažnai laikome tik piktžolėmis
Įdomiausia tai, kad kai kurie augalai, kuriuos sodininkai įprastai ravi kaip piktžoles, iš tiesų yra vertingi teršalų kaupikliai. Čiužutė, dilgėlė, balanda, rūgštynė ir laibenis turi savybių kaupti kadmį, varį, šviną, nikelį bei cinką. Todėl teritorijose, kur žemė lengvai užteršta pramoninės veiklos ar transporto taršos, šie kuklūs, savaime augantys augalai gali atlikti realią valymo funkciją, net jei niekas jų sąmoningai nesodino.
Neįprastas atvejis – augalai, kaupiantys auksą
Vienas keisčiausių, mažai žinomų fitoremediacijos atvejų – augalai, kurie kaupia ne toksiškus, o brangiuosius metalus. Auksą geba kaupti asiūkliai (pavyzdžiui, balinis ar dirvinis asiūklis, kurių pelenuose ar biomasėje randami atitinkami aukso mikro pėdsakai), taip pat facelija, paprastoji pušis, kukurūzai ir kai kurie lapuočiai medžiai.
Nors šis reiškinys šiuo metu yra daugiau moksliškai įdomus nei praktiškai pritaikomas (išgauti auksą iš augalų biomasės ekonomiškai vis dar neapsimoka), jis rodo, kokia plati ir netikėta gali būti augalų gebėjimo kaupti cheminius elementus iš dirvos amplitudė.
Fitoremediacija: kodėl to negalima daryti savo sode be plano?
Nors principas skamba patraukliai, savo namų sode fitoremediacijos taikyti spontaniškai nerekomenduojama. Jei įtariate, kad jūsų sklypo dirva užteršta sunkiaisiais metalais – pavyzdžiui, sklypas anksčiau priklausė pramoninei įmonei ar yra šalia intensyvaus eismo kelio – svarbiausia pirmiausia atlikti dirvos tyrimą specializuotoje laboratorijoje. Sodinant maistinius augalus tokioje dirvoje be išankstinio patikrinimo, kyla rizika, kad jie sukaups teršalus vaisiuose ar lapuose ir taps pavojingi vartoti, užuot apsaugoję jūsų sveikatą.
Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)
Ar galima valgyti daržoves, augintas fitoremediacijai skirtoje lysvėje?
Ne, tai griežtai draudžiama. Tokios lysvės skirtos tik teršalų kaupimui, o užaugusi biomasė vėliau specialiai utilizuojama, o ne naudojama maistui.
Kiek laiko trunka dirvos išvalymas fitoremediacijos būdu?
Priklausomai nuo teršalų koncentracijos ir naudojamų augalų, procesas gali užtrukti nuo kelerių iki keliolikos metų – ypač jei tarša paveikusi gilesnius dirvos sluoksnius, kurių augalų šaknys nepasiekia.
Ar fitoremediacija tinka bet kokiam sunkiajam metalui?
Ne, skirtingi augalai specializuojasi kaupti skirtingus elementus – vieni geriau kaupia arseną, kiti kadmį, šviną ar nikelį, todėl augalų parinkimas priklauso nuo to, koks konkretus teršalas dominuoja dirvoje.
Ar Lietuvoje fitoremediacija jau taikoma praktiškai?
Taip, Lietuvos mokslininkai (tarp jų – Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Žemdirbystės instituto Vėžaičių filialas) dalyvavo tarptautiniuose projektuose, tirdami, kaip įvairūs augalai, tręšti nuotekų dumblu, kaupia sunkiuosius metalus ir kaip šią technologiją būtų galima pritaikyti realiai užterštoms teritorijoms.
Šaltiniai:
- https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/phytoremediation
- https://19january2017snapshot.epa.gov/sites/production/files/2015-04/documents/a_citizens_guide_to_phytoremediation.pdf
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9134791/
- https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/phytoremediation-17359669/
- https://greenwoodplants.co.uk/blog/phytoremediation-how-plants-clean-our-environment/
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.