Agata Zemleduch-Baryl

„Morfologiczne, biochemiczne i molekularne aspekty wzrostu
topoli i wierzby na odpadach pogarbarskich”
Agata Zemleduch-Barylska
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów na kierunkach uznanych za
strategiczne z punktu widzenia rozwoju Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu
Operacyjnego Kapitał Ludzki
Przedmiotem mojej pracy doktorskiej jest poznanie reakcji wybranych gatunków topoli i
wierzby uprawianych w podłożu pochodzącym z różnych składowisk odpadów pogarbarskich
(czynnego i nieczynnego od kilkunastu lat). Badania podjęto w celu porównania przydatności
tych drzew do rekultywacji terenów zdegradowanych przez przemysł garbarski. Przemysł ten
jest jednym z głównych źródeł niebezpiecznych dla środowiska związków chromu (Cr). Jego
przedostawanie się ze ścieków i odpadów może stwarzać poważne zagrożenie dla
ekosystemów glebowych i wodnych, wód gruntowych i ujęć wody.
W naszym kraju, w tym również w Wielkopolsce, działają obecnie setki małych i
kilkadziesiąt większych garbarni. W procesie technologicznym najczęściej stosują one
garbniki mineralne, głównie sole Cr, ze względu na niskie koszty i wysoką trwałość
uzyskiwanego produktu. Wchłanianie chromu nigdy nie jest kompletne, co skutkuje wysokimi
jego stężeniami w ściekach i odpadach stałych. W przeszłości wylewanie ścieków na pola i
do rzek wywołało wiele skażeń. Obecnie związki chromu są strącane, a powstałe osady
prasowane i składowane w dołach, które po wypełnieniu zasypuje się wapnem, odpadami
komunalnymi i glebą. Z biegiem lat takie składowiska porasta roślinność. Teren taki
pozostaje jednak wyłączony z eksploatacji i funkcjonowania ekosystemu, bo nie ma jak dotąd
efektywnych sposobów rekultywacji. W 2006 r. w Polsce mieliśmy już ponad 500000 ton
odpadów stałych powstałych z oczyszczania ścieków chromowych. Niebezpieczeństwo
stanowią także nielegalne wysypiska odpadów garbarskich, odkrywane ostatnio też w
Wielkopolsce (np. w Ceradzu Dolnym w 2011r.).
Wykorzystanie topoli i wierzby do zalesiania składowisk może pomóc w ich
zagospodarowaniu i ograniczeniu rozprzestrzeniania się chromu w środowisku. Wybór tych
gatunków podyktowany jest dużą, potwierdzoną licznymi badaniami naukowymi, tolerancją
na zanieczyszczenia (metale i związki organiczne). Dodatkowym atutem jest łatwość
rozmnażania wegetatywnego i szybki przyrost biomasy. Fakt, iż odpady garbarskie oprócz
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
toksycznej dla większości roślin zawartości Cr, charakteryzują się bogactwem związków
mineralnych i materii organicznej otwiera perspektywę połączenia fitoremediacji z produkcją
biomasy na cele energetyczne.
W swojej pracy oceniam wzrost i rozwój sadzonek, zdolność do nawiązywania
symbioz, pobieranie mikro- i makroelementów z podłoża. Analizuję też objawy stresu w
komórkach korzeni i liści, oraz zdolność roślin do ich niwelowania. Kluczowym elementem w
projekcie są analizy molekularne na poziomie białek. Z użyciem metod proteomicznych
tworzę obrazy wszystkich białek w danym organie sadzonki i identyfikuję te, które zmieniają
się pod wpływem wzrostu na odpadach, a więc odgrywają rolę w dostosowaniu metabolizmu
do danych warunków. Te wyniki będą pierwszymi na skalę światową. Przyczynią się do
pełniejszego zrozumienia funkcjonowania drzew w przekształconym antropogenicznie
otoczeniu.
Fot. 1. Schemat przebiegu analiz proteomicznych: 1- wzrost sadzonek na odpadach
garbarskich lub glebie, w warunkach kontrolowanych, 2- zbiór i zamrożenie materiału, 3- ekstrakcja
białek z korzeni/liści i ich rozdział w żelu podczas elektroforezy dwukierunkowej, 4- wybarwienie białek
w żelu i skanowanie obrazów, 5- porównanie profili białek z sadzonek rosnących w warunkach
kontrolnych i na odpadach, wybór plamek, których objętość się różniła, 6- wycięcie plamek z żelu z
użyciem robota, 7- analiza plamek z wykorzystaniem metod spektrometrii mas i identyfikacja białek na
podstawie informacji zawartych w bazach danych. Fot. A. Zemleduch-Barylska
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
Wyniki moich badań mogą mieć wpływ na stan środowiska i zdrowie ludzi w
Wielkopolsce, poprzez transfer zdobytej wiedzy do przemysłu i przedsiębiorstw sektora
ochrony środowiska. Tematyka pracy wpisuje się w cele polityki proekologicznej Polski, jak i
Unii Europejskiej oraz idee zrównoważonego rozwoju, pełnego wykorzystywania surowców,
zastosowania innowacyjnych technik w remediacji i przywracaniu do użytku
terenów
zdegradowanych przemysłowo. Praktycznemu wykorzystaniu uzyskanych wyników sprzyja
dostęp do materiału roślinnego w postaci matecznika topolowego oraz doświadczenie
pracowników Instytutu Dendrologii PAN w zakresie realizacji podobnych projektów.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego