zastosowanie biotechnologii laserowej w praktyce inżynierii

dr inż. Małgorzata Śliwka
Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie,
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii, Katedra Inżynierii Środowiska i Przeróbki Surowców
e-mail: [email protected]
ZASTOSOWANIE BIOTECHNOLOGII LASEROWEJ W PRAKTYCE
INŻYNIERII ŚRODOWISKA
Streszczenie
Efekt biostymulacji laserowej związany jest oddziaływaniem światła spójnego (o ściśle
określonych parametrach) emitowanego przez lasery na materiał biologiczny, co prowadzi do
absorpcji kwantów energii przez związki aktywne biologiczne lub organelle komórkowe, a w
rezultacie do stymulacji procesów bioenergetycznych zachodzących w komórkach. W
zależności od dobranych doświadczalnie parametrów naświetlania: ilości dostarczonej
energii, czasu oraz sposobu naświetlania (ciągła lub frakcjonowana ekspozycja) oraz rodzaju
naświetlanego materiału (np. określonego gatunku roślin) możliwe jest uzyskanie
przyspieszenie wzrostu oraz uzyskanie większego przyrostu biomasy roślin, zmiana stopnia
bioakumulacji pierwiastków w biomasie, wzrost odporności na niekorzystane warunki
środowiskowe, a także wzrost siły kiełkowania nasion oraz właściwości stymulujące wzrost
lub hamujące (grzybobójcze).
Proekologiczne zastosowanie biotechnologii laserowej do optymalizacji naturalnych
procesów zachodzących w środowisku zaproponował prof. J. W. Dobrowolski (Uniwersytet
w Ałma-Ata, 1976) m.in. do: usuwania zanieczyszczeń z różnych komponentów środowiska
(fitoremediacja), rekultywacji, biologicznego zagospodarowania i unieszkodliwiania osadów i
odpadów przemysłowych, oczyszczania ścieków, zwiększenia plonowania, a także, ze
względu na możliwe zmiany przyswajalności metali, w tym niezbędnych, w profilaktyce
zdrowotnej [Dobrowolski i in. 1999; Dobrowolski, Różanowski, Zielińska-Loek 1996;
Dobrowolski, Różanowski 1998; Dobrowolski 2001].
W referacie omówiono prace realizowane pod kierunkiem Prof. J. W. Dobrowolskiego przez
Zespół Biotechnologii Środowiskowej i Ekologii (Wydz. GGiIŚ, AGH), m.in. związane z
zastosowaniem stymulacji laserowej do zwiększenia odporności na niekorzystane warunki
środowiskowe wybranych gatunków roślin stosowanych do formowania pasów zieleni
wzdłuż ciągów komunikacyjnych, takich jak wierzba wiciowa (Salixvininalis) oraz ślazowiec
pansylwański(Sidahermafrodita) [Zielińska-Loek 2001; Ślązak 2004]. Interesujące wyniki
doświadczeń otrzymano także dla Salixviminalis uprawianej na terenach o podwyższonym
zasoleniu, co daje przesłanki to bardziej efektywnej rekultywacji i zagospodarowania terenów
zdegradowanych przez przemysł, szczególnie górniczy [Jakubiak, Śliwka 2006; Jakubiak
2010]. Doświadczenia związane z zastosowaniem stymulacji laserowej wybranych gatunków
hydrofitów (Lemna minor, Irispseudoacorus, Phragmitesaustralis) w celu zwiększenia
skuteczności oczyszczania ścieków w oczyszczalniach hydrobotanicznych w wyniku
przyspieszenia wzrostu biomasy roślin, wychwytu pierwiastków oraz zwiększenia odporności
roślin na niekorzystne warunki środowiska [Śliwka 2007;Dobrowolski, Śliwka, Mazur 2012].
Literatura (wybrana):
1.
Dobrowolski J.W, Sławiński J., Laszczka A, Różanowski B. 1999. Bioelektronika a nieswoiste
skutki biologiczne laserów małej mocy. Inżynieria Środowiska. Wyd. AGH. Kraków;
2.
3.
4.
5.
6.
Dobrowolski J.W. 2001Biotechnologia proekologiczna kluczem do unowocześniania
środowiska. Inżynieria Środowiska. Tom 6, Wyd. AGH. Kraków;
Dobrowolski J.W. Różanowski B. Zielińska A. 1996. The influence of low power lasers light of
some trace elements in plants. BiologicalBuletin of Poznań. Vol. 33;
Dobrowolski J.W., Różanowski B. 1998. The influence of laser light on accumulation of selected
macro-, trace-and ultraelements by some plants. MenegenundSpurenelemente. FriedrichSchiller-Universitat. Jena. 147-156;
Dobrowolski J.W.,Różanowski B., Zielińska-Loek A. 1999. Zastosowanie biostymulacji
laserowej w biotechnologii środowiskowej. Biotechnologia Środowiskowa. Wrocław. 313-320;
Dobrowolski J.W., Śliwka M., Mazur M. 2012. Laser biotechnology for more efficient
bioremediation, protection of aquatic ecosystems and reclamation of contaminated
areas. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. Vol. 87. pp. 1354-1359;
7.
8.
9.
10.
11.
Jakubiak M., Śliwka M. 2006. The application of laser biostimulation for more efficient
phytoremediation of soil and waste water. Polish Journal of Environmental Studiem, nr. Vol. 15.
Wyd. Hard. Olsztyn;
Jakubiak M. 2010 Zastosowanie stymulacji laserowej wybranych gatunków roślin w celu
zwiększenia ich przydatności dla rekultywacji terenów zasolonych, Rozprawa Doktorska,
AGH, Wydz. GGiIŚ; Kraków;
Ślązak
A.
2004.
Ocena
wpływu
fotostymulacji
laserowej
SlazowcaPensylwanskiegoSidahermaphroditaw doświadczeniach polowych rejonie silnego
oddziaływania zanieczyszczeń motoryzacyjnych. Praca magisterska. Wydz. GGIIŚ AGH.
Kraków;
Śliwka M. 2007. Wpływ stymulacji laserowej na zwiększenie przyrostu biomasy oraz zdolności
bioremediacyjnych roślin wykorzystywanych w hydrofitowych oczyszczalniach ścieków.
Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych. Instytut Ochrony Środowiska. Warszawa;
Zielińska-Loek A. 2001.The perspectives of reduction of health hazard of conumers by use of
laser photostimulation of plants for management of regions of main roads. Polish Journal of
Environmental Studies. Vol.11. SupplemantI.Wyd. Hard. Olsztyn;