Ozadje problematike

Današnje onesnaževanje okolja je tesno povezano z delovanjem modernih družb, v katerih prevladuje miselnost, da je človek edini lastnik in gospodar narave, ki mu je dana v neomejeno izkoriščanje. Razvoj ima poleg pozitivnih učinkov na človeštvo tudi svojo temno plat, ker s povečano proizvodnjo in porabo ruši naravno ravnotežje in ogroža zdravje in življenje živih bitij. Kot posledica človekove dejavnosti so nastali številni ekološki problemi, kot so:

  • izginjanje naravnega habitata in izumiranje številnih živalskih vrst;
  • onesnaževanje voda;
  • segrevanje in onesnaževanje ozračja;
  • zastrupljanje zemlje;
  • izkoriščanje naravnih virov do popolne izrabe (fosilnih goriv, tal in tekoče vode) ...(1)

Stanje tal v EU je resen problem, predvsem z vidika degradacije tal. Povzročajo jo človekove dejavnosti, kot so neustrezna kmetijska in gozdarska praksa, industrijske dejavnosti, turizem, širjenje mest in gradbena dela. Te dejavnosti imajo negativni vpliv, ki preprečuje, da bi tla opravljala širok razpon svojih funkcij. Posledica je izguba rodovitnosti tal, ogljika in biološke raznovrstnosti, zmanjšanje zmogljivosti zadrževanja vode, motnje v plinskem in prehranjevalnem ciklusu ter počasnejša razgradnja onesnaževal (2).

Hkrati so tla tisti del ekosistema, kjer se posledice onesnaževanja okolja v preteklosti zaznavne zelo dolgo. Tla v Sloveniji, razen nekaterih izjem (kjer je bila ali je prisotna rudniško-topilniška dejavnost), niso močno onesnažena. Vendar na podlagi do sedaj znanih meritev vemo, da obstajajo območja s prekomerno vsebnostjo nekaterih nevarnih snovi (poudarek predvsem na težkih kovinah), ki na različne načine lahko ogrožajo zdravje ljudi (neposredno kot prašni talni delci, preko rastlin kot hrana rastlinskega izvora, preko podtalnice, preko krme in živil živalskega izvora, …).  Eno izmed takšnih je širša Celjska kotlina, kjer sta metalurška in kemična industrija prisotni že dolgo, železarna Štore in neučinkovita sanacija starih bremen pa sta prav tako doprinesla svoj delež k stanju onesnaženosti tal.

Težke kovine so prvine z večjo specifično težo, ki so prisotne v naravi, vendar redko v škodljivih koncentracijah. Večina težkih kovin je hkrati tudi mikrohranil, se pravi, so nujno potrebne v razvoju organizmov - ne samo višje razvitih organizmov, ampak tudi zelenih rastlin. Brez njih je razvoj organizma moten ali ob hudem pomanjkanju tudi zaustavljen. Ob previsokih vsebnostih v organizmu pa takšne težke kovine hitro delujejo zaviralno in ob ekstremnih vsebnostih toksično. Pojavljajo se različne poškodbe tkiv, bolezni ali pa je moten razvoj organizma. Tudi težke kovine, ki v tleh v nizkih koncentracijah nastopajo kot mikrohranila, v povišanih koncentracijah postanejo onesnažila (3). V mestnih in industrijskih okoljih so pogosti cink (Zn), arzen (As), kadmij (Cd), krom, (Cr), baker (Cu), svinec (Pb), nikelj (Ni), selen (Se), cink (Zn) in živo srebro (Hg).

Ekoremediacija in fitoremediacija

Da bi torej sanirali onesnažene zemljine s težkimi kovinami, je poznanih več postopkov čiščenja, kot so izpiranje tal, ekoremediacija s sajenjem rastlin, ki akumulirajo težke kovine (fitoremediacija) ter trajna fiksacija težkih kovin v tleh: osteklenitev tal z visokimi temperaturami, mešanje s cementom in pretvorba v beton. Pri slednjih dveh postopkih tla uničimo (3).

Ekoremediacija (soroden pojem bioremediacija) je skupno ime za različne tehnike, postopke in procese, kjer s pomočjo mikroorganizmov, gliv in bakterij ter zelenih rastlin ali njihovih encimov, saniramo z različnimi onesnažili onesnaženo okolje in ga poskušamo vrniti v prvotno stanje pred degradacijo. Prednosti bioremediacije so v tem, da je ta metoda cenejša kot nekatere druge že predhodno omenjene metode, da se lahko izvaja na mestu onesnaženja ter da se lahko onesnažila teoretično s pomočjo bioremediacijskih postopkov razgradijo v neškodljiv ogljikov dioksid in vodo (2).

Fitoremediacija je ena izmed oblik bioremediacije, pri kateri uporabljamo rastline za odstranjevanje kovin, organskih kemikalij (bencina, nafte, pesticidov, mazil, topil...) iz prsti in vode. V ta namen uporabljamo rastline, ki imajo sposobnost velike absorpcije, presnove strupenih molekul v manj škodljive, sposobnosti zmanjšanja števila sintetičnih organskih onesnažil ter take, ki so odporne na višje koncentracije onesnažil. Do danes je odkritih okoli 4000 vrst rastlin primernih za postopke fitoremediacije prsti in vode (3), med katerimi najdemo navadno sončnico (Helianthus annuus), vrbo (Salix caprea), praprot (Pteris vittata), pasjo travo (Dactylis glomerata L.), ječmen (Hordeum vulgare), oves (Avena sativa), koruzo (Zea mays), lucerno (Medicago sativa), navadni tobak (Nicotiana tabacum), konopljo (Cannabis sativa L.) idr.

V zadnjih nekaj letih, sploh po jedrski nesreči v Černobilu (1986) in po zadnji v Fukošimi (2011), se vse večkrat za omenjene procese sanacije onesnaženih zemljin testira in uporablja industrijska konoplja (Cannabis sativa L.), ki je hkrati rastlina s tržnim pomenom, saj so njena vlakna primerna za uporabo v tekstilni in gradbeni industriji, semena in listi pa v prehranski in kozmetični industriji. Dosedanji testi in raziskave so pokazale, da rastlina tudi v takšnih zemljinah uspeva (normalno zraste), da koreninski sitem s težkimi kovinami tvori kelatne skupke, ter da se težke kovine potem porazdelijo po celotni rastlini, saj se akumulirajo v vseh delih rastline (korenine, vlakna, sredica, semena in listi). Kljub temu to ne vpliva na kvaliteto vlaken in sredice.

Čeprav je fitoremediacija obetaven pristop za remediacijo zemljin onesnaženih s težkimi kovinami, ima tudi določene omejitve in slabosti, kot so (4): dolgo časovno obdobje za čiščenje zemlje;  učinkovitost fitoremediacije je pri večini hiperakomulatorjev omejena z njihovo počasno rastjo in malo biomaso; uporaba je omejena na zgornje plasti tal; vezanost na vegetativno sezono.

Fitoremediacija v Sloveniji

Opravljene raziskave tal v Mestni občini Celje so pokazale, da je širše območje Celja onesnaženo s težkimi kovinami. Prevladuje onesnaženje s kadmijem, cinkom in svincem. Prostorska razporeditev kadmija, cinka in delno tudi svinca je podobna. Največja vrednost omenjenih težkih kovin so bile določene v starem delu mesta ter na vzhodni industrijski strani mesta. Onesnažena tla se razprostirajo pretežno v smeri vzhod – zahod. Obremenjena tla v Celjski kotlini so zlasti odraz izrazitega razvoja industrije v 19. in 20. stoletju ter posledica kmetijstva, prometa in zgoščenega urbanega naselja. Na območju Celja so bili doslej izvedeni pilotni poizkusi različnih tehnik sanacije na manjših območjih. Na vrtnih tleh je bila preizkušena tehnika odstranjevanja onesnažil s čiščenjem tal in dodajanjem zeolitov (naravni materiali, ki imajo sposobnost v sebi zadržati neko snov) v tla. Z imobilizacijsko tehniko je bilo predelano nekaj več kot 15 tisoč kubičnih metrov onesnaženih zemeljskih izkopov na območju stare Cinkarne (5).

Glede na dejstvo, da so tla v Celjski kotlini onesnažena s težkimi kovinami ter na do sedaj že uporabljene tehnike čiščenja tal je več kot očitno, da obstaja za uporabo fitoremediacije kot metode čiščenja tal v Celjski kotlini še velik potencial.

Literatura in viri:
1 Tjaša Erjavec: Fitoremediacija za čistejše Celje, raziskovalna naloga, Celje, 2016.
2. Ana Vovk Korže: Ekoremediacija kopenskih ekosistemov, Nazarje, 2015
3. http://www.kis.si/Raziskave_in_projekti/MOCvrt
4. Sajovic A.: Ekoremediacije, Biotehniška šola MB, 1980
5. Mestni časopis Celje: Obremenjenost tal na območju Celja. (povzeto po Lobnik in sodelavci, 1989, Lobnik in sodelavci, 1994), Celje 2016

6. Zadruga KonopKo, www.konopko.si

mag. Alenka Zapušek, alenka.zapusek@konopko.si

Fitoremediacija s konopljo

Fitoremediacija je ena izmed oblik bioremediacije, pri kateri uporabljamo rastline za odstranjevanje kovin in organskih kemikalij iz prsti in vode. V ta namen uporabljamo rastline, ki imajo sposobnost velike absorpcije, presnove strupenih molekul v manj škodljive in sposobnosti zmanjšanja števila sintetičnih organskih onesnažil. Do danes je odkritih okoli 4000 vrst rastlin primernih za postopke fitoremediacije prsti in vode, med katerimi najdemo tudi konopljo (Cannabis sativa L.).