magdalena urbaniak analiza porównawcza zawartości dioksyn i ...

magdalena urbaniak analiza porównawcza zawartości dioksyn i ... magdalena urbaniak analiza porównawcza zawartości dioksyn i ...

switchurbanwater.eu
from switchurbanwater.eu More from this publisher
05.06.2013 Views

DYSKUSJA Badania prowadzone nad wykorzystaniem mikroorganizmów zdolnych do degradacji zanieczyszczeń chloroorganicznych prowadzi się od ponad 30 lat (HARMS I BOSMA, 1997; CHAUDHRY I IN., 2005), jednak do chwili obecnej naukowcy borykają się z problemem aplikacji wyizolowanych mikroorganizmów in-situ, gdyż często są one niezdolne do przystosowania się i konkurowania z mikroorganizmami naturalnie występującymi na terenach zanieczyszczonych. Spowodowane jest to głównie niezdolnością do wzrostu hodowlanych mikroorganizmów poniżej określonej głębokości, brakiem wystarczającej ilości azotu, fosforu i węgla w środowisku naturalnym, niską biodostępnością zanieczyszczeń oraz preferencyjnym wykorzystaniem związków węgla z substratów nietoksycznych zamiast toksycznych. Ważną rolę odgrywa także obecność zanieczyszczeń hamujących wzrost mikroorganizmów. Obecnie w celu uniknięcia tego rodzaju sytuacji podczas procesu remediacyjnego dodaje się do gleby naturalne analogi danego zanieczyszczenia, które stymulują rozwój szlaków degradacji mikro-zanieczyszczeń w komórkach mikroorganizmów (BRUNNER I IN., 1985; HOLDEN I FIRESTONE, 1997). Mikroorganizmy pełnią również funkcje remediacyjne poprzez wydzielanie odpowiednich enzymów (np. peroksydaza, fosfataza, dioksygenaza, P450 monooksygenaza, dehalogenaza, nitrylaza i nitroreduktaza) uczestniczących w degradacji zanieczyszczeń organicznych. Enzymy takie można także znaleźć w roślinach, grzybach i bakteriach kolonizujących korzenie roślin. Skłoniło to do postawienia tezy o współdziałaniu roślin i mikroorganizmów w celu całkowitego rozkładu danego zanieczyszczenia (MACEK I IN., 1998; GRAMMS I IN., 1999; SUSARLA I IN., 2003; SINGER I IN., 2004; KUIPER I IN., 2004; CHAUDHRY I IN., 2005; YATEEM I IN., 2007). Proces ten nosi nazwę rizodegradacji i definiowany jest jako degradacja zanieczyszczeń w strefie korzeniowej roślin (ryzosferze). Rizodegradacja jest jednym z najefektywniejszych procesów remediacyjnych. Dzieje się tak z względu na występujące w ryzosferze interakcje pomiędzy korzeniami roślinnymi, eksudatami korzeniowymi, glebą międzykorzeniową i mikroorganizmami zasiedlającymi tą strefę. Również fakt, iż do 40% cukrów, aminokwasów i innych substancji produkowanych w wyniku fotosyntezy przez roślinę, gromadzonych jest w glebie, warunkuje jej zasobność w węgiel wykorzystywany następnie przez mikroorganizmy jako źródło energii w procesie ko-metabolizmu ( (LEIGH I IN., 2002; SICILIANO I IN., 2003; SINGER I IN., 2004; CHAUDHRY I IN., 2005) więcej informacji na - 184 -

DYSKUSJA ten temat w podrozdziale 5.1.3. Dyskusji). Badania WHIPPS, (1990) wykazały, iż 1 g gleby pochodzącej z ryzosfery zawiera 10 12 razy wyższą ilość mikroorganizmów niż gleba nie porośnięta roślinnością. Mikroorganizmy zasiedlające ryzosferę pełnią szereg funkcji, takich jak ochrona rośliny przed stresem wywołanym zbyt dużym stężeniem danego zanieczyszczenia (poprzez syntezę odpowiednich związków), ochrona przed patogenami, degradacja zanieczyszczeń (zanim wpłyną negatywnie na wzrost i rozwój rośliny) oraz chelatacja związków azotu i fosforu do form łatwo przyswajalnych przez roślinę (RAINEY, 1999; LUGTENBERG I IN., 2001; GIANFREDA I RAO, 2004; KUIPER I IN., 2004; CHAUDHRY I IN., 2005; LIU I IN., 2007; DAMS I IN., 2007). Efektywność rizoremediacji zależy od zdolności mikroorganizmów do przystosowania się do danego stężenia zanieczyszczenia oraz od efektywności kolonizacji korzeni roślinnych (LUGTENBERG I IN., 2001). Istotną grupą substancji występujących w ryzosferze korzeni roślinnych są kompleksy związków aromatycznych takich jak flawonoidy i kumaryny. Związki te wykorzystywane są przez mikroflorę bakteryjną jako źródła węgla i azotu (LEIGH I IN., 2002; SICILIANO I IN., 2003; KUIPER I IN., 2004; CHAUDHRY I IN., 2005; YATEEM I IN., 2007 ). Jednocześnie są one strukturalnie podobne do związków organicznych takich jak PCB czy PAH, co wskazuje na potencjał wykorzystania naturalnych szlaków metabolicznych mikroorganizmów występujących w ryzosferze w celu remediacji zanieczyszczeń organicznych (HOLDEN I FIRESTONE, 1997). Wielu badaczy wiąże zdolność mikroorganizmów zasiedlających ryzosferę do degradacji zanieczyszczeń chloroorganicznych ze stymulującą rolą flawonoidów produkowanych przez rośliny (FERRO I IN., 1999; LEIGH I IN., 2002; THOMA I IN., 2003; CORGIE I IN., 2004, CHAUDHRY I IN., 2005; LEIGH I IN., 2006). Prace nad tym zagadnieniem trwają, jednak już obecnie istnieją publikacje potwierdzające zasadność wykorzystania rizoremediacji w celu redukcji PCDD, PCDF i dl-PCB. Przykładem może być artykuł KUIPER I IN., (2004) w którym autorzy wykazali, iż naturalnie występującą rizoremediację można optymalizować i ukierunkowywać poprzez manipulację mikroorganizmami zasiedlającymi ryzosferę. W tym celu do ryzosfery traw dodano mikroorganizmy zdolne do degradacji naftalenu. Efektem tego zabiegu była redukcja stężenia naftalenu zarówno w glebie jak i tkankach trawy. - 185 -

DYSKUSJA<br />

Badania prowadzone nad wykorzystaniem mikroorganizmów zdolnych do<br />

degradacji zanieczyszczeń chloroorganicznych prowadzi się od ponad 30 lat (HARMS<br />

I BOSMA, 1997; CHAUDHRY I IN., 2005), jednak do chwili obecnej naukowcy borykają<br />

się z problemem aplikacji wyizolowanych mikroorganizmów in-situ, gdyż często są one<br />

niezdolne do przystosowania się i konkurowania z mikroorganizmami naturalnie<br />

występującymi na terenach zanieczyszczonych. Spowodowane jest to głównie<br />

niezdolnością do wzrostu hodowlanych mikroorganizmów poniżej określonej<br />

głębokości, brakiem wystarczającej ilości azotu, fosforu i węgla w środowisku<br />

naturalnym, niską biodostępnością zanieczyszczeń oraz preferencyjnym<br />

wykorzystaniem związków węgla z substratów nietoksycznych zamiast toksycznych.<br />

Ważną rolę odgrywa także obecność zanieczyszczeń hamujących wzrost<br />

mikroorganizmów. Obecnie w celu uniknięcia tego rodzaju sytuacji podczas procesu<br />

remediacyjnego dodaje się do gleby naturalne analogi danego zanieczyszczenia, które<br />

stymulują rozwój szlaków degradacji mikro-zanieczyszczeń w komórkach<br />

mikroorganizmów (BRUNNER I IN., 1985; HOLDEN I FIRESTONE, 1997).<br />

Mikroorganizmy pełnią również funkcje remediacyjne poprzez wydzielanie<br />

odpowiednich enzymów (np. peroksydaza, fosfataza, dioksygenaza, P450<br />

monooksygenaza, dehalogenaza, nitrylaza i nitroreduktaza) uczestniczących<br />

w degradacji zanieczyszczeń organicznych. Enzymy takie można także znaleźć<br />

w roślinach, grzybach i bakteriach kolonizujących korzenie roślin. Skłoniło to do<br />

postawienia tezy o współdziałaniu roślin i mikroorganizmów w celu całkowitego<br />

rozkładu danego zanieczyszczenia (MACEK I IN., 1998; GRAMMS I IN., 1999; SUSARLA<br />

I IN., 2003; SINGER I IN., 2004; KUIPER I IN., 2004; CHAUDHRY I IN., 2005; YATEEM I IN.,<br />

2007). Proces ten nosi nazwę rizodegradacji i definiowany jest jako degradacja<br />

zanieczyszczeń w strefie korzeniowej roślin (ryzosferze).<br />

Rizodegradacja jest jednym z najefektywniejszych procesów remediacyjnych.<br />

Dzieje się tak z względu na występujące w ryzosferze interakcje pomiędzy korzeniami<br />

roślinnymi, eksudatami korzeniowymi, glebą międzykorzeniową i mikroorganizmami<br />

zasiedlającymi tą strefę. Również fakt, iż do 40% cukrów, aminokwasów i innych<br />

substancji produkowanych w wyniku fotosyntezy przez roślinę, gromadzonych jest<br />

w glebie, warunkuje jej zasobność w węgiel wykorzystywany następnie przez<br />

mikroorganizmy jako źródło energii w procesie ko-metabolizmu ( (LEIGH I IN., 2002;<br />

SICILIANO I IN., 2003; SINGER I IN., 2004; CHAUDHRY I IN., 2005) więcej informacji na<br />

- 184 -

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!