×
logo
kontakt:
redakcjaeko.org.pl
odkrywki dla klimatu energia prawo rzeki smog ptaki drzewa
logo
 

15 listopada 2015
Smog
 

Naturalni odtruwacze

W mało sprzyjającej rozwojowi roślin miejskiej przestrzeni sprawdzają się gatunki odporne na letnie upały i susze oraz – co szczególnie istotne dla fitoremediacji – tolerujące zanieczyszczenia.

Spośród kilkudziesięciu gatunków drzew, krzewów i pnączy, którym niestraszne są trudne miejskie warunki, większość to rośliny liściaste. Nie byłoby w tym niczego zaskakującego –wiadomo wszak, że mają małe wymagania co do gleby – gdyby nie to, że iglaste, jeśli chodzi o absorpcję zanieczyszczeń, są wydajniejsze. Powierzchnia igieł jest przecież o wiele większa niż liści. Dlatego cis – najwcześniej, bo już od XV wieku, objęty ochroną z uwagi na cenne drewno do wyrobu łuków – znakomicie pochłania nieczystości występujące w powietrzu. Wprawdzie dosyć wolno rośnie, a jego nasadzenia są stosunkowo drogie, ale w pełni rekompensuje to formowany z niego żywopłot, będący niezwykle efektywną barierą ochronną. Cis, który potrafi zachować igły nawet przez osiem lat, jest chlubnym wyjątkiem. Pozostałe iglaste wchłaniają tak dużo zanieczyszczeń, że same… giną.

– Ich nasadzenia w mieście nie są popularne i nie zmienia tego nawet fakt, że w zimie, gdy liściaste, z wyjątkiem bluszczu, tracą funkcje estetyczne, iglaste zachowują swoje atuty. Sadźmy więc cisy – apeluje prof. dr hab. Stanisław Gawroński ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, który przetestował pod kątem zanieczyszczeń 22 gatunki drzew, 23 – krzewów i 6 – pnączy.

Oczyszczająca gorczyca

Nie brał pod uwagę gatunków lubiących wilgotne stanowiska, bo z uwagi na susze w mieście nie są zalecane. Prócz już wcześniej dobrze znanych, jak klon jawor, jesion wyniosły, grusza drobnoowocowa czy dąb czerwony, eksperymentował także z całkiem nowymi, dopiero wchodzącymi na rynek, jak choćby katalpa wielokwiatowa, tawlina jarzębolistna czy pęcherznica kalinolistna. Wyniki badań posłużyły mu do stworzenia pierwszej na świecie listy roślin rekomendowanych do nasadzeń w miejskich aglomeracjach. Obok swoich tradycyjnych funkcji estetycznych miałyby spełniać rolę fitoremediatorów.

– Pierwszy raz tę cechę roślin wykorzystano w jednym z amerykańskich miast, gdzie po zlikwidowanej fabryce lamp rtęciowych pozostał zanieczyszczony teren. Padł pomysł, żeby zacząć uprawiać tam gorczycę. To jeden z gatunków roślin kapustnych, o najlepszych zdolnościach do wchłaniania metali ciężkich. Po trzech latach cały teren oczyszczono do poziomu dopuszczalnego dla człowieka – prof. Gawroński opowiada o początkach fitoremediacji, dziś – jednego z działów biotechnologii środowiskowej.

Wykorzystuje się ją nie tylko na obszarach poprzemysłowych, gdzie – aby najszybciej przygotować je do zagospodarowania na park czy osiedle mieszkalne – preferowane są rośliny jednoroczne, ale przede wszystkim na terenach zurbanizowanych: w miastach i w otoczeniu autostrad. Tam głównym zagrożeniem dla człowieka jest transport, który generuje blisko 2/3 zanieczyszczeń, takich jak: pyły zawieszone, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), metale ciężkie (ołów, kadm, mangan, cynk, bar, antymon), pierwiastki szlachetne (platyna, rad), chlorowane dwufenole, benzen i jego pochodne, tlenki azotu, ozon czy dioksyny.

– One pojedynczo nie przekraczają zwykle dozwolonych norm, ale w sumie stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia i życia. Zwłaszcza w godzinach porannego i popołudniowego szczytu – podkreśla prof. Gawroński, zajmujący się tą tematyką już od 15 lat.

Wpierw koncentrował swoją uwagę na metalach ciężkich w wodzie, później rozszerzył zainteresowania na związki organiczne w glebie, natomiast w ostatnim czasie wziął na warsztat powietrze. Zespół badawczy, którym kieruje, jest jednym z nielicznych na świecie podejmujących ten właśnie aspekt fitoremediacji.

– Powietrze jest nośnikiem bardzo wielu groźnych zanieczyszczeń. Żadne nie czyni jednak takich spustoszeń, jak pyły zawieszone. W Europie skracają one życie średnio o 9 miesięcy. A w trzech miejscach: na Śląsku, na granicy Belgii, Niemiec i Holandii oraz w północnych Włoszech, żyje się przez nie aż o trzy lata krócej .

Specjaliści od czarnej roboty

Pyły zawieszone są produktem spalania masy organicznej (benzyny albo ropy) oraz ścierania się tarcz i klocków hamulcowych, opon, asfaltu. Niewidoczne gołym okiem, potrafią utrzymywać się w powietrzu nawet kilka tygodni. Co więcej, wiatr przenosi je w różne miejsca, nawet na odległość kilkudziesięciu metrów od źródła emisji. By stwarzać zagrożenie, wcale nie muszą więc występować w postaci niosącego śmiercionośne żniwo smogu, takiego jak choćby przed ponad półwieczem w Londynie. Rozproszone też są niebezpieczne, wywołując astmę, choroby układu krążenia czy nowotwory. Na ich powierzchni bardzo często osadzają się bowiem inne groźne zanieczyszczenia, np. metale ciężkie czy WWA.

– W Polsce rocznie umiera na nowotwory około 50 tysięcy osób. Połowa – na raka płuc, z czego jakieś 15 tysięcy od palenia tytoniu, a sprawcą pozostałych zgonów są w dużej części właśnie pyły zawieszone – szacuje prof. Gawroński.

Do przeciwdziałania zjawiskom związanym z zanieczyszczeniem atmosfery spróbowano więc zaprząc florę. Już wcześniej było wiadomo, że część gatunków nie stroni od miejsc skażonych. Przez to są zdolne do równoczesnego wchłaniania wielu różnych zanieczyszczeń. Pobierając z wodą składniki pokarmowe, otwierają się tym samym na niepożądane składniki środowiska. Szkodliwe metale ciężkie wykorzystują tę sytuację jako okazję do wtargnięcia do wnętrza rośliny.

– Człowiek czy zwierzę może opuścić zagrożone miejsce, rośliny natomiast prowadzą osiadły tryb życia. W toku ewolucji musiały wykreować mechanizmy obronne, żeby przetrwać w trudnych warunkach. Przed metalami ciężkimi chronią je metalotioneiny, czyli małe białka, oraz fitochelatyny (peptydy) – zawierające grupy tiolowe, odpowiedzialne m.in. za wyłączenie z metabolizmu kadmu i innych metali, jeśli tylko ich poziom staje się toksyczny. Przechwytując, zatrzymując, a w końcu detoksyfikując te zanieczyszczenia rośliny wykonują więc za nas „czarną robotę”. Żeby się jednak dowiedzieć, które z nich najlepiej nadają się do tych celów, należało przeprowadzić badania laboratoryjne .

Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne jako związki lipofilne zatrzymywane są w większości przez wosk, który pokrywa liście drzew czy krzewów, ich łodygi i korę. Podobnie rzecz się ma z pyłami zawieszonymi. Wosk ten służy roślinom do ochrony przed wodą, a tym samym – pojawieniem się chorobotwórczych grzybów i bakterii. Okazało się, że stanowi też niezwykle korzystne środowisko do zatrzymywania z powietrza cząsteczek toksycznych związków. W zależności od ilości i struktury tego wosku – tego czy jest on bardziej chropowaty, czy gładki – jedne gatunki są bardziej podatne na gromadzenie zanieczyszczeń, a inne mniej. Generalnie jednak w wosku gromadzą się przeważnie drobniejsze cząsteczki. Te o większych średnicach czepiają się z kolei włosków występujących dodatkowo u niektórych roślin, np. na liściach czy na pędach.

Badania przeprowadzane w Samodzielnym Zakładzie Przyrodniczych Podstaw Ogrodnictwa na Wydziale Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu SGGW miały na celu stwierdzenie, ile pyłów – w przeliczeniu na 1 cm kwadratowy – są w stanie zatrzymać konkretne gatunki. Ponieważ każde miejsce w mieście jest inaczej eksponowane na zanieczyszczenia, liście pochodziły ze szkółki, w której warunki były jednakowe. Miarodajną wielkość „plonu” ustalono dla każdego gatunku na 400 cm2. I tak np. w przypadku lipy było to dziesięć liści, a dla klonu już tylko trzy. Wszystkie zmywane były najpierw wodą – podobnie w naturalnych warunkach działa deszcz – a następnie chloroformem, który w celu oddzielenia zanieczyszczeń sączono, odparowywano, a pozostały wosk ważono. Pyły zbierano bowiem zarówno z powierzchni, jak i z warstwy wosku. Ponieważ różnią się wielkością, dzielono je na trzy frakcje – w zależności od stopnia toksyczności. Te największe aerozole (powyżej 10 μm) są wychwytywane i usuwane przez górne drogi oddechowe. Średnie, o wielkości 10-2,5 μm, mogą penetrować głębiej, do tchawicy, oskrzeli i oskrzelików. Najmniejsze (poniżej 2,5 μm), widoczne dopiero pod mikroskopem elektronowym, wnikają do krwioobiegu i, co gorsza, mają silne właściwości rakotwórcze.

Roślinna lista referencyjna

Na stanowiskach badawczych w SGGW mierzono również, ile pyłów różnych frakcji występuje u poszczególnych gatunków. Przeważały cząsteczki o średnicy powyżej 10 μm. Jeśli chodzi o całkowitą zawartość pyłów, to zdecydowanie najpopularniejsza w polskich miastach lipa europejska bez zarzutu potwierdziła w eksperymencie swoją wartość. Równie dobrze wypadły leszczyna turecka, jarząb szwedzki, topola szara czy miłorząb dwuklapowy. Ale najcenniejsze dla fitoremediacji okazały się jesion pensylwański i brzoza brodawkowata. W obydwu przypadkach nie bez znaczenia było to, że oprócz wosku gatunki te dysponują także znaczącą ilością włosków. Dodatkowo brzoza gromadziła najwięcej cząsteczek kancerogennych.

– Brzoza czy jesion to najlepsze gatunki: gromadzą jesienią czterdzieści mikrogramów pyłów na centymetr kwadratowy, podczas gdy norma europejska wynosi czterdzieści mikrogramów w metrze sześciennym powietrza. Dla nas było to olbrzymie zaskoczenie, jaki potencjał tkwi w roślinach. Na terenach, gdzie są skrzyżowania, intensywny ruch, przystanki, wzniesienia, absolutnie powinny być posadzone gatunki o dużych zdolnościach fitoremediacyjnych. Stanowią one znacznie lepszy od ekranów akustycznych filtr zatrzymujący te zanieczyszczenia – zaznacza prof. Gawroński, zalecając do nasadzeń intensywnie rosnące drzewa, które osiągają znaczne rozmiary i dobrze znoszą cięcie, dzięki czemu coroczne usuwanie zanieczyszczeń nagromadzonych w drewnie nie będzie problemem. Dobrze też, by miały duże zielone liście. Odmiany barwne rosną bowiem znacznie wolniej.

– W naszych badaniach wskazaliśmy, jakie gatunki są najlepsze – nie kryje zadowolenia, warunkując skuteczność takiego naturalnego filtru także odpowiednim ukształtowaniem zieleni. Tak jak ma to miejsce w warszawskim Parku Łazienkowskim. Eksperymenty przeprowadzone przez jego zespół pokazały, że rośliny posadzone tam na pierwszej linii frontu zatrzymują zanieczyszczenia na poziomie 30-40 mikrogramów, czyli dopuszczalnej normy. Im dalej w głąb parku, wartości te spadają, aż po 50 metrach osiągają stabilny poziom około 10 μg. Oznacza to, że naturalna bariera z wysokich drzew przy ulicy jest bardzo wydajna, bo pochłania 3/4 zanieczyszczeń. Dzięki temu wewnątrz parku można posadzić mniejsze, dwumetrowe krzewy, np. bardzo modną tawlinę jarzębolistną. Badania potwierdziły jej wysoką wydajność w absorpcji pyłów. Podobnie jak w przypadku lilaka, hortensji krzaczastej, porzeczki złotej i… cisa pospolitego.

– On jest wiecznie zielony, nawet w zimie. Musi mieć jakiś „własny” system obronny. Tym bardziej, że gromadzi duże ilości pyłów. Gdyby nie miał tego mechanizmu, to po kilku latach jego igły byłyby czarne, a nie zielone – sugeruje prof. Gawroński, przywołując jeszcze winobluszcze, wiciokrzewy i kiwi – najlepsze gatunki spośród pnączy. W ten sposób iście pionierska lista roślin zalecanych do miejskiej przestrzeni stała się faktem.

– Wiedza na ten temat jest jeszcze mała, ale świadomość wzrasta. Niedawno byłem w Brukseli, gdzie otrzymałem propozycję kontroli nad projektem wartym 2 miliony euro. Fundusze te przyznano Bolonii na założenie nowych terenów zieleni, z tym że urzędnicy unijni zażądali nadzorcy, który trzymałby nad wszystkim pieczę – podaje wymowny przykład, dodając przy okazji, że technologia opracowana pod jego kierunkiem wspólnie z naukowcami z Instytutu Rolnictwa i Ochrony Środowiska w norweskim Stavanger ciągle nie jest satysfakcjonująca. Wprawdzie jej zaletą jest możliwość bezpośredniego zastosowania w miejscu wystąpienia skażenia, a pozyskany tutaj materiał biologiczny – w odróżnieniu od metod przemysłowych – można zutylizować, np. poprzez kompostowanie bądź wysokotemperaturowe spalanie, ale pozostaje kwestia czasu oczekiwania na efekty. Zwykle fitoremediacja trwa od 3 do 5 lat. Dla poprawienia wydajności chcą więc teraz w SGGW sięgnąć po endobakterie, czyli mikroorganizmy żyjące w komórkach roślinnych. Pomagałyby one w detoksyfikacji trujących związków z atmosfery. Pomysłów zresztą nie brakuje. Perspektywicznym kierunkiem wydaje się fitoremediacja w pomieszczeniach, która wskaże, jak poprawić roślinność w otoczeniu człowieka, a więc ile powinno być jej na tarasie, na balkonie, co powinno rosnąć między ulicą a domem, czym powinny być obsadzone dachy zielone… To są tematy, które przyciągną w najbliższych latach uwagę ogrodników. I tych z wykształcenia, i tych z zamiłowania.

Mariusz Karwowski
reprint z https://forumakademickie.pl/fa/2013/03/naturalni-odtruwacze/

Smog

W mało sprzyjającej rozwojowi roślin miejskiej przestrzeni sprawdzają się gatunki odporne na letnie upały i susze oraz – co szczególnie istotne dla (...)
 „Subwencje dla energetyki węglowej a koszty zdrowotne. Studium przypadku projektu elektrowni Łęczna”
Niemcy - 1 września wybory w odkrywkowych landach
Hanna Schudy: Wkrótce ważne wybory w Niemczech. Polityka migracyjna oraz polityka klimatyczna to punkty zapalne kampanii wyborczej w (...)
Pismo do Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi w (...)
Henkel udostępnia innowacyjne narzędzie do projektowania opakowań przyjaznych (...)
Clean River Project
Wielka Zielona Ściana
Newsletter /Obserwator TEPP /lipiec 2019
500 km edukacji ekologicznej z siodełka
We Can't Undo This
Dahr Jamail (tłum. Anna Dzierzgowska) Stoję na szczycie Rush Hill na odległej wyspie St. Paul na Alasce. Choć (...)
Robi się naprawdę gorąco
Dokąd płyną miliony ze spółek Skarbu Państwa?
Strzeżcie się, czarownice wracają
Politycy to gorszy sort ludzkości?
Jak wygrać z cyfrową oligarchią