Rostlinní pyrotechnici
27. 10. 2010
Zamořené ovzduší, voda i půda. Problém, který je v moderním světě takřka všudypřítomný. Vědci přitom zjišťují, že řešení nemusí být v mnoha případech nijak technologicky náročné. Stačí vybrat správný druh rostlin. Například javory a borovice dokážou na svých listech zachycovat prach u rušných dopravních komunikací. Jiné rostliny se zase využívají v moderních čistírnách odpadních vod. Svými kořeny z vody dostávají například hormonálně aktivní látky, které se jinak vyčistit nedají. Na výzkumu intenzivně pracují i vědci z Ústavu experimentální botaniky - jedna z jejich aplikací by se dala nazvat rostlinní pyrotechnici.
Tuny kovového odpadu, starých elektrických spotřebičů a autobaterií …To vše se denně zpracovává v Příbramských kovohutích. Většina toxických látek se zachytí nebo zlikviduje. Ročně se tak do ovzduší dostává jen čtyři sta kilogramů zinku a deset kilogramů arsenu.
Stále tu však zůstává strašák z minulosti. Nepříjemné dědictví po někdejším státním podniku a stovkách let hutnické a hornické činnosti. Ještě před dvaceti lety unikaly do ovzduší stovky tun zinku, olova, arsenu nebo kadmia. Ty kontaminovaly vodu i půdu a tak je zdejší krajina těžkými kovy doslova promořená. V sedimentech na dně řeky Litávky jsou dodnes víc než třicetkrát překročeny hygienické limity zinku a arsenu.
Ing. Vladimír Plucha, ekolog, Kovohutě Příbram: V okruhu jeden a půl kilometru od Kovohutí jsou koncentrace olova ještě nad 350 miligramů v kilogramu zeminy v sušině a celkově je silně kontaminovaná plocha nebo území o rozloze 13 000 hektarů.
Pokud by chtěl kraj znečištění odstranit, musel by všechnu půdu na tomto území vybagrovat. To je při tak velké rozloze nemyslitelné. Vedení Kovohutí se proto před několika lety rozhodlo vsadit na přírodu. Spolu s vědci z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd vsadilo na fytoremediace – tedy odstraňování znečištění pomocí vhodně zvolených druhů rostlin.
Na několika místech uvnitř areálu, kde je půda nejvíc kontaminovaná, byly vysazeny malé topoly. Ty patří mezi druhy, které dokáží těžké kovy z půdy vytahovat a zabudovávat do svých tkání. Přitom jsou poměrně odolné proti toxickým účinkům těchto kovů.
Ing. Vladimír Plucha, ekolog, Kovohutě Příbram: Záměr tady byl už někdy v devadesátých letech, že by se tady vysadily nějaké tyto plodiny, a co se týká výsledků, jedná se o klony, zpravidla to jsou topol a osika, které mají tu schopnost, bych řekl úžasnou, že ty výsledky jsou velice dobré.
Fytoremediace je poměrně mladá metoda. Vědci ji rozvíjejí teprve od poloviny 90. let 20. století. Využívá obecně známých principů výživy rostlin. Rostliny mají kořeny zabořené v půdě nebo ponořené ve vodě. Nasávají jimi vláhu i důležité živiny. Tam, kde je půda a voda znečištěná, nasávají i toxické látky – proto se v silně kontaminovaných oblastech nesmí pěstovat zemědělské plodiny. Některé rostliny dokáží vytahovat škodlivé látky lépe, než jiné. Anorganické látky, jako jsou těžké kovy, mohou zabudovávat i do svých listů. Látky organické rozkládají pomocí enzymů až na vodu a oxid uhličitý.
RNDr. Tomáš Vaněk, CSc., Ústav experimentální botaniky AV ČR: Obecně jsou nejvýhodnější ty rostliny, které jsou schopny akumulovat nebo degradovat co největší množství toxických látek, řekněme na jednotku biomasy. Pak jste také do jisté míry závislý na tom, kolik té biomasy rostlina vytvoří a jakou má akumulační nebo degradační schopnost.
Kousek od Příbrami na louce u vesnice Bratkovice vědci před třemi lety vybudovali experimentální pole. Z více než desítky druhů rostlin chtějí vybrat ty, které se pro odstraňování těžkých kovů hodí nejlépe. Nyní tu pěstují několik druhů trav, dva druhy technického konopí, topinambury, čirok, japonský topol nebo vrbu. Louka leží v záplavové zóně řeky Litávky. V jejích naplaveninách jsou vysoké koncentrace toxických látek, a proto se toto místo pro výzkumné účely skvěle hodí. V polovině října už některé rostliny pomalu usychají. Vědci je začínají sklízet.
Mgr. Markéta Mayerová, Výzkumný ústav rostlinné výroby: My nejprve odebereme vzorky rostlin i s kořeny, které se potom budou analyzovat, zjišťují se tam obsahy těch těžkých kovů.
K cílům projektu, který podporuje ministerstvo školství, patří také vhodné využití kontaminovaných půd. Pěstování plodin pro potravinářství tu sice nepřichází v úvahu, co ale plodiny energetické? Těžké kovy zůstávají zachycené v tkáních rostlin. Pálením v obyčejných kamnech by se dostaly zpět do ovzduší. Moderní teplárny nebo spalovny ale mohou být vybaveny speciálními filtry, které těžké kovy zachytí tak, aby se daly znovu využít i v průmyslu.
RNDr. Tomáš Vaněk, CSc., Ústav experimentální botaniky AV ČR: Na těch kontaminovaných půdách je normální zemědělství velice omezeno, ta půda je nevyužitá, což vede k následným problémům, co s ní, když se zapleveluje, semena plevelu létají po okolí, to je jedna stránka věci, druhá stránka věci je, že to by to umožnilo i v těchto oblastech ekonomickou aktivitu a zemědělství.
Odstranit staleté ekologické zátěže z půdy na Příbramsku by rostlinám trvalo desítky let. Vědci proto zkoumají, jak se kovy v půdě přesunují i v jakých formách jsou v půdě vázány, aby mohli urychlit schopnost rostlin tyto látky vysávat. Téměř k dokonalosti se už podařilo dovést kořenové čistírny – tedy využití rostlin pro čištění odpadních vod. V České republice jsou často zastíněny nákladnějšími chemicko-technologickými metodami. Ve světě ale s úspěchem fungují.
Schopnost rostlin odstraňovat z vody znečištění se dá využít i tam, kde jiné technologie selhávají. Příkladem mohou být hormonálně aktivní látky, které se dostávají do odpadních vod jako zbytky léčiv a antikoncepce. Tyto látky zůstávají ve vodě i poté, co projde technologickým čištěním. Jejich vliv na ekosystém pozorovali vědci v mnoha řekách pod velkými městy. Samci ryb se tu mění na samice. A odborníci diskutují i o možném vlivu na lidskou populaci, pokud se takto kontaminovaný zdroj použije na výrobu pitné vodu. A právě tady vědci úspěšně vyzkoušeli sílu rostlin.
RNDr. Tomáš Vaněk, CSc., Ústav experimentální botaniky AV ČR: Pokud máte – velice triviálně řečeno – ty kořeny rostlin namočeny ve vodném roztoku, tak tam jsou rozpuštěny kontaminanty a už nic nestojí v cestě jejich průchodu do rostliny.
Experimentální kořenovou čistírnu vědci vybudovali i v areálu pardubické továrny Explozia, která se zaměřuje na výrobu výbušnin. Nejznámější z nich je nitroglycerin, který patří mezi takzvané nitroestery. Během výroby se na vymývání používá velké množství vody. Ta pak prochází běžnou čistírnou, která ale tyto látky odstranit nedokáže. Vědci proto postavili několik kontejnerů, které osadili vodními rostlinami a vytvořili jakési umělé mokřady. Čerpali do nich právě vodu znečištěnou výbušninami.
RNDr. Radka Podlipná, Ústav experimentální botaniky, AV ČR: Používali jsme takzvané mokřadní druhy rostlin, které se používají pro kořenové čistírny, protože jsou navyklé růst v oblastech zamokřených, nebo v rybnících, obecně známé rákosí, sítina, orobinec, použili jsme i ozdobný kosatec žlutý, který roste v povodí Labe.
Činnost rostlin samozřejmě závisí na ročním období. Ukázalo se ale, že rostliny výbušniny odbourávají i v období vegetačního klidu. A to díky mikroorganismům ve svých kořenech. Trvá jim to jen o něco déle. Nejvýkonnější jsou samozřejmě na jaře a v létě. Vodu v této době dokonale přečistí za několik dnů.
RNDr. Tomáš Vaněk, CSc. – Ústav experimentální botaniky AV ČR: Rostliny jsou poměrně efektivní, například v případě trinitrotoluenu, tam maximální rozpustnost je tuším sto miligramů na litr a to je koncentrace, kterou jsou ty rostliny schopny akumulovat a poté degradovat během šesti dnů.
Před několika lety vyzkoušeli vědci kořenovou čistírnu i v odkladištích radioaktivního odpadu v areálu bývalé úpravny uranové rudy v Mydlovarech v jižních Čechách. Úpravna je zavřená od roku 1991. Celý areál je ale stále silně kontaminovaný. Největší nebezpečí tu představují znečištěné podzemní vody, které svým přirozeným pohybem přenášejí radioaktivní látky mimo úložiště. Rostliny jsou ale na rozdíl od živočichů proti radioaktivitě poměrně odolné a mohou růst i v oblastech zamořených radionuklidy.
RNDr. Tomáš Vaněk, CSc., Ústav experimentální botaniky AV ČR: Rostlina je samozřejmě radioaktivní, ale v tomto případě cílem je zabránit kontaminaci okolí, takže pokud čistíme vodu, která z této lokality odtéká, tak ty rostliny tam zůstávají, ta radioaktivita zůstává v tom uzavřeném prostoru a ven tedy odtéká přečištěná voda.
Naší poslední zastávkou bude vesnice Horoměřice severně od Prahy. Ta má něco málo přes tři tisíce obyvatel. Denně tu ale projedou tisíce automobilů. Místní si proto museli zvyknout nejen na dopravní zácpy, ale také na hluk a prach. Jedná se přitom hlavně o malé prachové částice od dvou do deseti nanometrů, které se při dýchání dostávají hluboko do plic. Často se na ně váží další nebezpečné látky, například polycyklické aromatické uhlovodíky, které mohou být příčinou vzniku rakoviny. Bylo tedy na čase prostudovat schopnost rostlin čistit nejen vodu a půdu, ale i ovzduší.
RNDr. Tomáš Vaněk, CSc., Ústav experimentální botaniky AV ČR: Rostliny mohou velice pomoci prostě tím, že v okolí zdrojů kontaminace prachem, což mohou být provozy, můžou to být komunikace, pokud se tam vysází vhodné rostliny, tak ten prach je tedy zachycen, poté je s těmi listy buď odstraněn, nebo spadne na zem, kde je již zafixován.
V Horoměřicích vědci před dvěma lety vysázeli řady cypřišovců, borovic a javorů. Až stromky dorostou, budou měřit, nakolik přispěly ke snížení prašnosti. Rostliny by se mohly uplatnit stejným způsobem i na jiných místech. Naše města a vesnice by pak mohly být nejen zelenější, ale i zdravější.
Autor: Tereza Pultarová