Anorganikus komponensek

Fitoremediáció 3. hét

Fitoextrakció

A növény akkumulálja a szennyező anyagot: nehézfémek eltávolítása (ólom, cink, kadmium stb).

A folyamatos fitoextrakció

• Hiperakkumulátor növényfajokkal– Thlaspi cearulescens (1.7% Zn a levélben /DM/, a

normálérték 1000-szerese!• Astragalus, szelén 0.6%• Alyssum bertolonii, 1% Ni • Berkheya coddii, 3.7% Ni

– Ökológiai szerep– Jelen vonalak fejlesztése, új fajok keresése,

transzgenikus növények

         

          

A legjobb hiperakkumulátor (cink, kadmium):

Thlaspi cearulescens (tarsóka, Brassicaceae)

A folyamatos fitoextrakció módszere

A T.c. levelében az akkumulált Zn a száraz tömeg 2-4 %-át is elérheti

Az indukált fitoextrakció

Kelátorok:

EDTA (etiléndiamin-tetraecetsav)

Citromsav

Gyorsan lebomló szerves komponensek Pl. EDDS (etiléndiamin-diszukcinát)

Alkalmazott fajok: kukorica, napraforgó, Salix viminalis, stb…

Az indukált fitoextrakció

• Szintetikus fémkelátorok alkalmazása

– Brassica juncea (szareptai v. indiai mustár) +EDTA : 1% Pb a hajtásban

– Szimultán akkumuláció (Pb, Cd, Cu, Ni, Zn)• Az alkalmazási protokoll 4 lépése:

– A helyszín felmérése, növény/kelátor kiválasztása– Növénytelepítés– A kelátor alkalmazása– A növényzet eltávolítása (200-500 kg Pb/ha/év távolítható el: pl. 2.5 g/kg talaj 10 év alatt

– A folyamat: – i) a talajon kötött fém mint kelát a talajoldatba kerül; – ii) a komplex felvétele (kelát küszöbérték)

Az Alsó-Tiszai holtágak szennyezettsége

Mártély, 2004. november 02.

A kiszáradt iszapborítás..

Az Alsó-Tiszát kísérő három holtág fenékiszapjának jellemző toxikus elemtartalma a hatályos határértékekkel összevetésben

(ppm)

Elem Mért érték (ppm)* Tiszta talajra von. határérték (ppm)(10/2000. együttes

rendelet)

Szennyvíziszapok kihelyezhetőségére von.

határérték (ppm)(50/2001. Korm.Rend)

Mártélyi Holt-Tisza

Körtvélyesi Holt-Tisza

Nagyfai Holt-Tisza

Zn 212 262 173 200 2500

Cd 1,3 1,72 <0,6 1 10

Pb 66,4 64,7 53,3 100 750

Ni 38 59,9 48,6 40 200

Cu 48,2 63 43,3 75 1000

Cr 37,1 66,6 - 75 1000

Mo <4 0,369 - 7 20

As 27,9 20,7 11,5 15 75

Hg 0,37 <0,06 7,21 0,5 10

Co 14 19,3 - 30 50

Fitostabilizáció és energiaültetvény

Salix viminalis

A fitoextrakció szélsőséges esete: fitobányászat

Phacelia

A fémrezisztencia alapjai és mechanizmusai 1

• Kelátképzés– A szabad fém konc. csökkentése

– Metallotioneinek (Cu ionokkal indukálható, genetikailag kódolt)

– Fitokelatinok (PC, enzimrendszertől függenek)

– Oldhatatlan sók precipitátumai (Zn-fitát, karbonátok, szulfátok, foszfátok)

• Kompartmentalizáció– Vakuólumban – Cd/H antiport és ATP függő PC transzporter

– Élesztőben is: ABC transzporter hiánymutáns Cd-szenzitív

– A vakuolumban stabil Cd-PC-szulfid komplex

– Th. cearulescens: Zn-akkumuláció a vakuolumban

– Cd, Mn: a levél trichomákban

A fémrezisztencia alapjai és mechanizmusai 2

• Biotranszformáció

– Króm, szelén, arzén• Szelén: szelenocisztein, szelenomethionon proteinbe épülve

mérgező

• Astragalus: nem-protein aminosavakba építi (metilszeleno-cisztein)– A szelenocisztein metilációjáért felelős enzimet azonosították

• Arzenát: szerves vegyületekben (herbicidek!), tengeri algákban

• Cr(VI) → Cr(III)

A fém hozzáférhetősége és transzportja

• Hozzáférhetőség– Mikroelem hiány (vas, cink) fitosziderofórok szintézise, kelátképzés, mobilizálás,

specifikus transzporterek– Vas-kelát reduktáz: szerepe a Cu és Mn felvételben– Réz-transzporter Arabidopsis-ban: (COPT1)– Búzagyökérben Cd és Pb transzporter

• Xilém transzport– Cd: xilém loading Brassica juncea-ban bifázisos– Ni: szabad hisztidinhez kötődik (Alyssum)– Cd és vas citráttal, a Cu hisztidinnel és aszparaginnal transzportálódik– A Ni-hiperakkumulátor Sebertia acumunata-ban citrát-komplex formában– Alyssum lesbiacum, Th. goesingense, Th. cearulescens hasonlóan (tiol

komponenseknek kevésbé van szerepük)– Nikociánamin: Cu, Ni, Co, Zn, Fe, Mn mobilitást emeli (xilémben és floemben is!)

Esettanulmányok: a búza Trivedi, S., Erdei, L. Physiol. Plant. 84:94-100 (1992)

A nád és gyékényFediuc. E., Erdei, L. J. Plant Physiol. 159: 265-271 (2002)

Thlaspi goesingenseKrämer, U. et al. Plant Physiol. 115: 1641-1650 (1997

Mártély, 2004.11.02. Köszönöm a figyelmet!