Katarzyna Panz

Katarzyna Panz
Politechnika Śląska
[email protected]
Bioremediacja gruntów zanieczyszczonych nitrozwiązkami
Na terenie Województwa Śląskiego znajdują się tereny o znanym lub potencjalnym
zanieczyszczeniu związkami wybuchowymi (należącymi do nitrozwiązków i nitroamin) obszary zakładów produkujących materiały wybuchowe, a także dawnych i obecnych
poligonów wojskowych. Związki wybuchowe
stosowane są obecnie w wielu gałęziach
przemysłu, więc wciąż mogą pojawiać się nowe miejsca zanieczyszczone tego typu
substancjami. Remediacja ich jest niezwykle istotna, gdyż związki te stanowią zagrożenie ze
względu na ich właściwości toksyczne. Najczęściej spotykane w środowisku związki
wybuchowe (TNT-trinitrotoluen, RDX-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazacykloheksan i HMX-1,3,5,7tetranitro-1,3,5,7-tetraazacyklooktan) są niebezpieczne dla człowieka, TNT zaliczany jest
nawet do potencjalnych kancerogenów. RDX i HMX wykazują nieco niższy stopień
toksyczności, natomiast mogą ulegać akumulacji w tkankach roślinnych i trafiać dalej do
łańcucha pokarmowego. Wymienione związki są zwykle oporne na biologiczną degradację
w środowisku naturalnym lub przebiega ona bardzo powoli, więc substancje te zalegają w
glebie przez długi okres czasu.
Celem badań prowadzonych w ramach pracy doktorskiej jest zastosowanie i porównanie
efektywności różnych metod bioremediacji gleby zanieczyszczonej związkami wybuchowymi
i wybór najskuteczniejszej z nich, którą można by zaproponować do zaaplikowania na
skażonym terenie. Analiza jakościowo-ilościowa badanych próbek pod kątem zawartości
nitrozwiązków prowadzona jest przy użyciu wysokosprawnej chromatografii cieczowej (High
Performance Liquid Chromatography-HPLC) z detektorem z matrycą fotodiodową (UVD
340, Gynkotek) po wcześniejszej ekstrakcji związków z gleby metodą US EPA 8330,
wykorzystującą techniki sonikacji oraz wytrząsania.
Metody proponowane w harmonogramie badań obejmują:
a) metody fizyko-biologiczne, których celem jest stymulacja mikroflory glebowej do
szybszego wzrostu i degradacji zanieczyszczeń dzięki stosowaniu takich warunków
jak: intensywne napowietrzanie, warunki beztlenowe, warunki naprzemienne (po
okresach napowietrzania okresy bez dostępu powietrza). W tej metodzie
wykorzystywane
są
pompy
membranowe,
które
tłoczą
powietrze
do
zanieczyszczonych próbek glebowych. Warunki względnie beztlenowe uzyskiwane są
poprzez umieszczenie próbek gleby w zamkniętych naczyniach, dodatkowo gleba
zalana jest wodą w celu wypchnięcia powietrza z przestworów glebowych.
b) bioaugmentacja, której celem jest wyizolowanie z gleby mikroorganizmów zdolnych
do degradacji wybranych związków wybuchowych, a następnie sporządzenie z nich
biopreparatu. Zostanie on następnie wprowadzony do gleby w celu zwiększenia
szybkości i stopnia degradacji TNT, RDX, HMX. Na tym etapie badań stosowane są
techniki
posiewów
mikrobiologicznych,
a
zmienność
mikroflory
glebowej
monitorowana jest za pomocą technik biologii molekularnej DGGE (Denaturing
Gradient Gel Electrophoresis).
c) fitoremediacja, której celem jest dobór i zastosowanie rośliny zdolnej do usuwania
związków wybuchowych z gleby. Eksperyment główny poprzedzony jest badaniami
nad fitotoksycznością, które pozwolą na wybór rośliny najbardziej odpornej na
zanieczyszczenia oraz
dobór stężeń substancji
do dalszych
badań. Testy
fitotoksyczności prowadzone są zgodnie z normą PN-ISO 11269-2. Wśród
zaplanowanych testów toksyczności wymienione są również testy zootoksyczności
(z użyciem dżdżownic), które prowadzone są zgodnie z normą PN-ISO 11268-1 oraz
testy genotoksyczności – test mikrojądrowy z użyciem komórek merystematycznych
pozyskiwanych z korzenia bobu.
Prowadzone badania pozwolą na ocenę zagrożenia, jakie stanowić może dla środowiska
naturalnego występowanie różnych stężeń związków wybuchowych oraz pozwoli poszerzyć
wiedzę na temat możliwości usuwania tego typu substancji z gleby metodami biologicznymi.
Przywracanie
wartości
użytkowych
i
przyrodniczych
terenom
zdewastowanym
i zdegradowanym jest obecnie jednym z głównych tematów zainteresowań samorządów
terytorialnych oraz wyspecjalizowanych instytucji. Województwo Śląskie należy do terenów
mocno zurbanizowanych, wobec tego rekultywacja terenów wyłączonych z użytku jest
kluczowym aspektem dla dalszego rozwoju regionu. Opracowanie skutecznych metod
biotechnologicznych oczyszczania gleb zawierających związki wybuchowe jest więc
niezwykle istotne, a użycie tych metod in situ może przyczynić się do poprawy jakości gleb w
naszym regionie.
Wyniki zaplanowanych badań pozwolą na poszerzenie wiedzy na temat bioremediacji
gruntów zanieczyszczonych związkami wybuchowymi i można będzie wykorzystać je
zarówno w kraju jak i na świecie.