Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERZITET U NIŠU
PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET, NIŠ
DEPARTMAN ZA BIOLOGIJU I EKOLOGIJU
Dalibor Filipović
Fitoremediacioni potencijal biljne vrste Lepidium sativum L.:
akumulacija olova i bakra iz zemljišta
Master rad
Niš, 2017.
UNIVERZITET U NIŠU
PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET, NIŠ
DEPARTMAN ZA BIOLOGIJU I EKOLOGIJU
Master rad
Fitoremediacioni potencijal biljne vrste Lepidium sativum L.:
akumulacija olova i bakra iz zemljišta
Kandidat:
Dalibor Filipović, 205
Mentor:
Dr Nataša Joković
Niš, 2017.
UNIVERSITY OF NIŠ
FACULTY OF SCIENCES AND MATHEMATICS, NIŠ
DEPARTMENT OF BIOLOGY WITH ECOLOGY
Master thesis
Phytoremediation potential of plant species Lepidium sativum L.:
accumulation of lead and copper from soil
Candidate:
Dalibor Filipović
Mentor:
Nataša Joković, PhD
Niš, 2017.
„Uspomena na nas, trajaće onoliko koliko smo, za života, svojim
delima to zaslužili.“
Zahvalnost
Majci,
Na celom životu, svakim atomom determinisanim ka mom napretku, uspehu i
boljitku.
Mentorki, Nataši Joković,
Na kreativnosti, idejama, motivaciji i prijateljstu pored profesionalnosti bez kojih bi
rad bio samo tek još jedna prazna priča.
Saradnici, Svetlani Tošić,
Na satima dnevno izdvojenih tokom više meseci rada, velikodušnoj posvećenosti,
pomoći i podeli svojih iskustava u svrhu što bolje realizacije celog toka istraživanja.
Ivani Kostić, saradnici sa departmana za hemiju,
Na odvojenom vremenu, bezgraničnom strpljenju i nesebičnoj saradnji, bez čije
pomoći ključni segmenti ovog rada ne bi postojali.
Svim srcem,
Do zauvek i nazad!
Biografija
Dalibor Filipović
Datum rođenja: 06. Januar 1992.
Mesto rođenja: Pirot, Republika Srbija
Osnovna škola: Osnovna škola „Dušan Radović“, Pirot
Srednja škola
Gimnazija Pirot
Prirodno-matematički smer
(2007-2011)
Osnovne akademske studije:
Univerzitet u Nišu
Prirodno-matematički fakultet
Departman za biologiju i ekologiju
Smer: Biologija
(2011-2015)
Master akademske studije:
Univerzitet u Nišu
Prirodno-matematički fakultet
Departman za biologiju i ekologiju
Smer: Ekologija i zaštita prirode
(2015-2017)
Sažetak
Lepidium sativum L. („kres“ salata), jestiva je vrsta, često prisutna u ishrani u vidu salate.
Kao predstavnik familije Brasicaceae, potencijalno je dobar akumulator teških metala, te stoga
predstavlja vrstu primenjivu u fitoremedijaciji ali i ekotoksikološku opasnost po ljudsko zdravlje.
U ovom istraživanju, ispitivan je uticaj 5 koncentracija olova (42.5, 85, 127.5, 170 i 297.5
mg/kg) i bakra (18, 36, 54, 72 i 126 mg/kg) na germinaciju, morfometrijske promene korena,
stabla i listova dobijenih biljaka, prinos suve biomase i akumulaciju metala u različitim delovima
biljaka. Na osnovu dobijenih podataka određivane su vrednosti indeksa tolerancije, faktora
bioakumulacije i translokacije. U oba tretmana, Lepidium sativum pokazuje tolerantnost na
povišene koncentracije metala u podlozi. Akumulacija olova najveća je u korenu, raste sa rastom
koncentracije tretmana i pri svim koncentracijama veća je od koncentracije u zemlji.
Akumulacija bakra pada sa porastom koncentracije metala u podlozi a pokazana stopu
akumulacije varira od 21 pri najmanjim do 2 puta većih koncentracija bakra u odnosu na podlogu
kod najvećih koncentracija tretmana. Ovo istraživanje, pokazalo je da vrsta Lepidium sativum L.
može naći svoju primenu u sanaciji zemljišta kontaminiranog povišenim koncentracijama olova i
bakra.
Ključne reči: Lepidium sativum, fitoremedijacija, teški metali, olovo, bakar
Abstract
Lepidium sativum L. („cress“ salad) is a table plant, often present in human diet as a
salad. As a member of Brassicaceae family, there is a potential for accumulating of heavy metals
on higher range, which marks it as a potential species applied in phytoremediation but also as a
ecotoxicological risk for human health. In this research, we examined effects of 5 concentracion
of lead (42.5, 85, 127.5, 170 i 297.5 mg/kg) and copper (18, 36, 54, 72 i 126 mg/kg) on seed
germination, morphometric changes of root, scape and leaves, biomass yield and accumulation
of metals in individual parts, and based on these data, the values of tolerance index,
bioaccumulation and translocation factor were determinated. In both cases, species shows
tolerance on higher metal concentrations in soil. Accumulation of lead is the highest in roots,
grow with increasing of treatment concentration and remains higher then soil concentracion in
every treatment. Accumulation of copper decrease with increasing of metal in soil while the
accumulation rate varies from 21 in the lowest to 2 times higher concentrations of copper relative
to soil in the highest concentrations of treatment. This research shows that Lepidium sativum L.
may find its use in rehabilitation of soil contaminated with increased concentrations of lead and
copper.
Key words: Lepidium sativum, phytoremediation, heavy metals, lead, copper
SADRŽAJ
1. Uvod................................................................................................................................................................................... 10
1.1. Teški metali .......................................................................................................................................................... 11
1.1.1. Teški metali u životnoj sredini ............................................................................................................ 11
1.1.2. Teški metali u biološkim sistemima ......................................................................................................... 12
1.2. Olovo ........................................................................................................................................................................ 13
1.2.1. Olovo u životnoj sredini ......................................................................................................................... 13
1.2.2. Izloženost olovu i zdravstveni aspekti ............................................................................................. 14
1.3. Bakar ....................................................................................................................................................................... 16
1.3.1. Bakar u životnoj sredini ......................................................................................................................... 16
1.3.2. Izloženost bakru i zdravstveni aspekti ............................................................................................ 17
1.4. Fitoremedijacija .................................................................................................................................................. 20
1.4.1. Tipovi fitoremedijacije ........................................................................................................................... 23
1.4.2. Molekularna osnova akumulacije metala ....................................................................................... 25
1.4.3. Zajednica mikroorganizama zemljišta i metalotolerantnost ......................................................... 26
1.5. Lepidium sativum L. ......................................................................................................................................... 28
2. Ciljevi istraživanja ....................................................................................................................................................... 30
3. Materijal i metode ............................................................................................................................................................. 31
3.1. Pripremanje rastvora teških metala ................................................................................................................. 32
3.2. Zasejavanje semena ................................................................................................................................................. 32
3.3. Gajenje biljaka ............................................................................................................................................................ 33
3.4. Merenje klijanaca ..................................................................................................................................................... 34
3.4.1. Merenje stope germinacije i nadzemne totalne dužine ................................................................... 34
3.4.2. Merenje klijanaca nakon žetve ................................................................................................................... 34
3.4.3. Merenje suve biomase ................................................................................................................................... 35
3.4.4. Indeks tolerancije ............................................................................................................................................ 35
3.4.5. Statistička analiza ............................................................................................................................................ 36
3.5. Atomska apsorpciona spektrometrija ............................................................................................................. 37
3.5.1. Priprema materijala za atomsku apsorpcionu spektrometriju .................................................... 37
3.5.2. Analiza atomskom apsorpcionom spektrometrijom ........................................................................ 37
3.6. Bioakumulacioni i translokacioni faktor ....................................................................................................... 39
3.7. Analiza zajednice mikroorganizama kontaminirane zemlje ................................................................. 40
4. Rezultati ................................................................................................................................................................................ 41
4.1. Stopa germinacije semena i visina izdanka ................................................................................................... 41
4.2. Morfometrijske promene ...................................................................................................................................... 44
4.3. Biomasa ........................................................................................................................................................................ 48
4.4. Indeks tolerancije ..................................................................................................................................................... 50
4.5. Akumulacija metala ................................................................................................................................................. 54
4.5.1. Akumulacija olova i bakra u tretmanima olovom .............................................................................. 54
4.5.2. Akumulacija bakra i olova u tretmanima bakrom .............................................................................. 57
4.6. Zajednica mikroorganizama kontaminirane zemlje .................................................................................. 59
5. Diskusija ............................................................................................................................................................................... 61
6. Zaključci ................................................................................................................................................................................ 65
7. Prilog ...................................................................................................................................................................................... 67
Literatura .................................................................................................................................................................................. 76
10 | S t r a n a
1. UVOD
Već sa prvom ekspanzijom industrijske revolucije, čovečanstvo je otpočelo unos brojnih
opasnih supstanci u životnu sredinu u količinama koje su, s vremenom, rasle agresivnim
eksponencijalnim tempom. Opasni polutanti, široko su diferencirana kategorija, sastavljena od
različitih klasa prostijih i složenih organskih jedinjenja i teških metala, od visokog rizika po
zdravlje, kako ljudi, tako i drugih članova ekosistema i biosfere. Sa intenzivnijim tempom rasta
humane populacije i ekpanzivnijom urbanizacijom, povećane koncentracije opasnih supstanci
sve su češće, a sve učestaliji kontakt sa njima dovodi do sve bržeg ispoljavanja njihovih razornih
dejstava. Najveći ekotoksikološki značaj u zemljištu imaju brojne klase policikličnih aromatičnih
ugljovodonika (PAHs) i perzistentnih organskih polutanata (POPs), dok su među klasama
opasnih supstanci neorganske hemijske prirode, od najvećeg značaja teški metali.
S obzirom na to da su konvencionalne metode saniranja životne sredine od teških metala,
veoma skupe i destruktivne po pitanju sastava, strukture i plodnosti zemljišta, kao i da su
limitirane na relativno mala područja (Luo et al., 2000), neophodno je razvijati inovativne
tehnologije sanacije životne sredine koje bi bile efektivne ali i ekonomski isplative, uz procenu
svih prednosti, mana i ograničenja inovativnih metoda u cilju njihove održive primene (Henry,
2000) .
Do danas, najprihvatljivijim metodama smatraju se fitoremedijacione metode (od grčke
reči fito (biljka) i latinske reči remedium (izlečenje)) – raznovrsni kompleksi tehnologija bazirani
na upotrebi biljaka, nativnih ili genetski modifikovanih, upotrebljenim za uklanjanje štetnih
supstanci ili prevođenje toksičnih u manje toksične ili netoksične oblike (Salt et al., 1998). U
skladu sa time, današnja istraživanja su usmerena na brz skrining (pretraživanje) biljnih vrsta
pogodnih za fitoremedijaciju, a kao kriterujum za potencijalnu primenu u sanaciji životne
sredine, uzimaju se tolerantnost na povišene koncentracije teških metala i sposobnost
akumulacije, ali i otpornost na loše uslove sredine poput pH, zaslanjenosti, sastava i strukture
zemlje, količine vode, i dr. (Kamal et al., 2004)
11 | S t r a n a
1.1.TEŠKI METALI
1.1.1. TEŠKI METALI U ŽIVOTNOJ SREDINI
Teški metali, definisani su kao metalni elementi sa relativno visokom gustinom u odnosu
na vodu (Fergusson, 1990). Sa pretpostavkom da su gustina i toksičnost međusobno povezane
osobine, u teške metale ubrajaju se i metaloidi, poput arsena, sposobni da indukuju toksičnost pri
niskim koncentracijama izloženosti (Duffus, 2002).
Iako su teški metali elementi koje se prirodno nalaze u zemljinoj kori, najveća količina
ekotoksikoloških kontaminenata najčešće je posledica antropogenih aktivnosti koji, osim na unos
polutanata u životnu sredinu, bitno utiču i na ekspoziciju populacija istim. Ekotoksikološka
izloženost, takođe se može javiti i kao posledica korozije metala, atmosferskog taloženja, erozije
zemljišta i spiranja jona metala ili čak isparavanja metala iz vodenih rezidua opterećenog
zemljišta ili površinskih voda (Nriagu, 1989) kao i posledica prirodnih fenomena poput
vulkanskih erupcija koje značajno doprinose kontaminaciji teškim metalima (Shallari et al.,
1998). Najvećim industrijskim izvorima kontaminacije životne sredine, danas se smatraju
rudnici i rudna jalovišta, obrade metala u rafinerajama, sagorevanje kamenog uglja i tečnih
fosilnih derivata, nuklearne elektrane, proizvodnja i prerada plastičnih masa, proizvodnja i
tretiranje tekstilnih sirovina, mikroelektronika, hemijski tretmani i impregnacija drvenih masa
kao i industrija proizvodnje i obrade papira (Pacyna, 1996).
Mnogi metali, poput kobalta (Co), bakra (Cu), hroma (Cr), gvožđa (Fe), magnezijuma
(Mg), mangana (Mn), molibdena (Mo), nikla (Ni), selena (Se) i cinka (Zn), esencijalni su
nutrijenti neophodni za brojne biohemijske i fiziološke procese, pa bilo koja neadekvatna
koncentracija istih, bila ona veća ili manja, može rezultirati mnogim bolestima i sindromima
(WHO et al., 1996).
Brojni teški metali, često se smatraju i mikroelementima, jer se u tragovima (u opsegu
manjem i od 10 ppm1) mogu naći u različitim sferama životne sredine (Kobata-Pendia, 2001).
Njihova biodostupnost, uglavnom je uslovljena abiotičkim ekološkim faktorima, poput fizičkih
1Parts per million
12 | S t r a n a
(temperature, faznog udruživanja, adsorpcije ili sekvestracije), hemijskih (kinetike formiranja i
degradacije kompleksih jedinjenja, rastvorljivosti u lipidima, koeficijentu udela u vodi ili
oktanolu (Hamelink et al., 1994)), ali i bioloških faktora poput osobina vrsta, trofičkih interakcija
i biohemijskih i fizioloških adaptacija koje, u slučaju ekspozicije teškim metalima, imaju veoma
značajnu ulogu.
1.1.2. TEŠKI METALI U BIOLOŠKIM SISTEMIMA
Esencijalni teški metali, vrše brojne biohemijske i fiziološke funkcije kako u biljkama,
tako i životinjskim organizmima, predstavljajući važne konstituente brojnih ključnih enzima,
igrajući time važnu ulogu u mnogim oksido-redukcionim reakcijama. Primera radi, bakar
predstavlja esencijalni kofaktor brojnih enzima uključenih u procese regulacije oksidativnog
stresa, poput katalaza, superoksid dismutaza, peroksidaza, citohrom C oksidaza, feroksidaza,
monoamin oksidaza ili dopamin β-monooksigenaza (Stern, 2010). Iz tih razloga, neophodan je
konstituent metaloenzima uključenih u formiranje hemoglobina, metabolizam ugljen dioksida,
biosintezu kateholamina i povezivanje kolagena, elastina i keratina kose a zbog sposobnosti
prelaska iz oksidacionog, Cu(II), u redukciono, Cu(I), stanje, važan je deo enzima red-ox
reakcija. Međutim, prelazak iz oksidacionog u redukciono stanje, osobina je koja bakar
klasifikuje kao potencijalno toksičnu supstancu, s obzirom na sposobnost geneze mnogih
superoksid i hidroksil radikala, dok visoka izloženost bakru dovodi do oštećenja humanih ćelija
što za posledicu imaju pojavu Vilsonove bolesti, odnosno hepatolentikularne encefalopatije
(Tchounwou et al., 2008).
U biološkim sistemima, teški metali utiču na ćelijske organele i komponente poput
ćelijskih membrana, mitohondrija, lizozoma, endoplalzmatičnog retikuluma, jedra i enzima
uključenih u metabolizam, detoksikaciju i reparaciju oštećenja (Wang and Shi, 2001), kao i na
biomakromolekule poput DNK i jedarnih proteina, izazivajući oštećenja DNK molekula i
konformacione promene. Ova oštećenja mogu izazvati modulaciju ćelijskog ciklusa,
karcinogenezu ili apoptozu (Beyersmann and Hartwig, 2008). Brojna istraživanja (Ding et al.,
2005) potvrdila su da formiranje reaktivnih vrsta kiseonika (ROS) i oksidativni stres, igraju
važnu ulogu u toksičnosti i kancerogenosti metala poput arsena, kadmijuma, olova, žive i hroma.
13 | S t r a n a
Zbog izuzetno visoke toksičnosti, ovi elementi svrstani su u prioritetne metale od značaja za
globalno javno zdravlje.
Toksičnost i kancerogenost teških metala, pri svojoj genezi, uključuju različite
mehanizme od kojih mnogi nisu do kraja razjašnjeni i poznati. I uprkos tome, svaki metal
jedinstven je po svojim fizičko-hemijskim karakteristikama koje vode specifičnoj interakciji sa
biomolekulskim komponentama i specifičnom toksikološkom mehanizmu delovanja.
1.2.OLOVO
1.2.1. OLOVO U ŽIVOTNOJ SREDINI
Kao metal, karakterističe plavičasto-sive boje, olovo se normalno, u malim količinama,
nalazi u zemljinoj kori. Uprkos tome, najveća količina olova u biosferi, posledica je
antropogenih aktivnosti: sagorevanja fosilnih goriva, vađenja i prerade ruda i odlaganja rudnih
jalovina. Svoju primenu, olovo je našlo u različitim sektorima industrije i poljoprivrede; od
proizvodnje baterija, municije, boja, različitih legura u metalnoj industriji do posebnih štitova
namenjenih zaštiti od X-zrakova.
Poslednjih godina, industrijska upotreba olova, značajno je smanjena na račun redukcije
upotrebe u proizvodnji boja, keramike, zatvarača i cevi (Centers for Disease control, 1991), iako
je poslednjih godina gotovo četvrtina svih domaćinstava u urbanim sistemima i dalje koristila
brojne proizvode sa relativno visokim sadržajem olova. Olovo iz atmosfere, iz čestica prašine, i
olovo iz kontaminirane zemlje, lako se mogu naći u domaćinstvima, a incidenca povećane
koncentracije olova u krvi dece koja vreme provode igrajući se na zemlji kontaminiranoj
olovom, sve je veća (Lanphear et al., 1998). Najvećim izvorom olova u životnoj sredini kojem
najviše podležu upravo deca, smatraju se čestice prašine i sitne krhotine fasada za čiji je tretman
i farbanje korišćena boja na bazi olova (Lanphear et al., 1998), a potom i atmosfersko olovo
emitovano sagorevanjem fosilnih goriva i obojeni predmeti svakodnevne namene za čije je
bojenje korišćena boja na bazi olova. Koncentracija ovog kontaminenta u krvi izložene dece,
može se kretati od 20 μg/dL pa naviše.
14 | S t r a n a
Od 1970-ih godina do danas, pokrenute su brojne inicijative za redukciju upotrebe olova
u naftnim derivatima (bezolovna goriva), u kojima su se jedinjenja olova koristila kao
antidetonatori, u bojama, lakovima, konzervama hrane i pića i zubnim plombama, ali je olovo
kao ekotoksikološka opasnost i dalje prisutno u mnogim proizvodima.
1.2.2. IZLOŽENOST OLOVU I ZDRAVSTVENI ASPEKTI
Normalne koncentracije olova u zemljištu, koje se uobičajeno mogu detektovati, nalaze
se u opsegu od 50 do 400 ppm, dok je količina olova u vodi, koja zahteva mere uklanjanja jer
može uticati na zdravlje, 15 ppb2 (Environmental Protection Agency, 2017).
Izloženost olovu, najčešće podrazumeva inhalaciju čestica prašine ili aerosoli koje sadrže
olovo, ingestiju olovom-kontaminirane hrane, vode ili boja ili kontaktnu izloženost u kojoj
organska jedinjenja olova difunduju kroz kožu. Odrasli ljudi mogu apsorbovati 35 do 50% olova
iz vode za piće, dok taj procenat kod dece može biti i veći, što je uslovljeno starosnim dobom i
fiziološkim stanjem. Među odraslim ljudima, trovanju olovom najviše su izloženi radnici u
rudnicima, topionicama, proizvodnim pogonima olovnih boja, vulkanizeri, keramičari kao i
radnici u komunalnim sredinama – saobraćajni policajci i ulični prodavači pored velikih
saobraćajnica.
Deo olova unetog u organizam, akumulira se u kostima odakle ponovo može biti
mobilisan, dok se deo izlučuje mokraćom ili fecesom. Najveći deo unetog olova dospeva do
bubrega, dopremljen iz jetre i drugih mekih tkiva poput srca i mozga, dok je najveća frakcija
ukupnog olova ona koja je akumulirana u skeletnom sistemu (Flora et al., 2006). Najosetljivije
mete toksičnog trovanja olovom jesu mozak i nervni sistem sa manifestacijama poput glavobolje,
loše koncentracije, iritabilnosti, gubljenja pamćenja i otupelosti (Agency for Toxic Substances
and Disease Regisrty, 1999).
2Parts per billion
15 | S t r a n a
Samo trovanje olovom, može biti hronično i akutno, koje je izuzetno retko. Kod
hroničnog trovanja, najčešće se javljaju anemija, kao posledica hemolize, rast broja retikulocita i
pojave bazofilno punktiranih eritrocita, a tokom dužih izloženosti, javljaju se i zemljano-siva
boja lica, olovni polineuritis („viseća šaka“ i „viseće stopalo“). Još jedan od karakterističnih
znakova trovanja olovom jeste i olovni rub na desnima, manifestovan kao tamnoplava linija na
zubima usled impregnacije tkiva ovim metalom (Dovijanić et al., 1995) (Tabela 1).
Tabela 1: Izvori i posledice trovanja olovom
Najčešći izvori olova Najčešće posledice trovanja olovom
Rudnici
Topionice
Industrija boja
Keramika
Saobraćaj
Glavobolja
Gubitak pamćenja
Promene ponašanja
Anemija
Rast broja retikulocita
Bazofilno punktirajući eritrociti
Olovni polineuritis
Olovni rub na desnima
Jedan od najčešćih mehanizama koji vodi manifestovanju toksičnih efekata olova jesu
biohemijski procesi koji uključuju osobinu olova da se u telu ponaša kao kalcijum i uspostavlja
vezu sa proteinima (Agency fo Toxic Substances and Disease Registry, 1999). U skeletnom
sistemu, olovo se inkorporira kao mineral na mesto kalcijuma, a može se vezivati i za
biomolekule (sulfhidrilne i amidne grupe enzima) menjajući im konforomaciju i time razorno
delovati na njihove brojne funkcije. Takođe, olovo može menjati mnoge katjone metala u
biohemijskim i fiziološkim procesima, inhibirajući na taj način normalne funkcije enzima ili
transport esencijalnih jona poput katjona kalcijuma (Flora et al., 2007).
Brojna istraživanja, pokazala su da su aktivnosti antioksidativnih enzima, poput
superoksid dusmutaze (SOD) i glutation peroksidaze u eritrocitima radnika izloženih olovom,
enormno veće u odnosu na one koji nisu bili izloženi (Bechara et al., 1993), kao i da olovo može
igrati ključnu ulogu u procesima geneze mehanizama apoptoze, oštećujući ćelijski zid,
transkripcionu aktivaciju gena zaduženih za regulaciju ćelijskog stresa, DNK ili aktivirajući
kaspazu 3 (Yedjou et al., 2010).
16 | S t r a n a
Najveći broj do sada opisanih mehanizama delovanja olova, baziran je na kalcijum-
zavisnim procesima povezanih sa nervnom signalizacijom i intracelularnom transdukcijom
signala, poput kalcijum-zavisnog otpuštanja neurotransmitera, dok u nekim slučajevima olovo
može stimulisati brojne kalcijum-zavisne procese, kao što je aktivacija proteina kinaze C. Pored
toga, olovo je odgovorno i za mnoge genske mutacije i zamenu sestrinskih hromatida, supresiju
sinteze ili reparacije DNK ili interakciju sa mnogim tumor-supresor proteinima, iz čega se može
izvesti i jasna genotoksičnost olova.
1.3.BAKAR
1.3.1. BAKAR U ŽIVOTNOJ SREDINI
Bakar je crvenkasti metal koji se prirodno može naći u stenama, zemlji, vodi,
sedimentima i, u malim koncentracijama, u vazduhu. Takođe, bakar se normalno javlja i kao
esencijalni element u svim živim organizmima, pa time i u tkivima biljaka, životinja i ljudi. U
životnoj sredini, svoje prisustvo nalazi svuda, od metalnih kovanica, preko žica do vodenih cevi,
u brojnim legurama metala poput mesinga i bronze i mnogim hemijskim preparatima u kojima se
najčešće može naći u obliku bakar sulfata. Širom sveta, upotreba bakra u metalnoj industriji,
poljoprivredi, u tretiranju brojnih poljoprivrednih kultura i zaštiti od bolesti, u prezervaciji
drveta, kože i materijala, je konstantno prisutna. Stoga su rudnici, deponije i odlagališta
industrijskog i urbanog otpada, komunalne otpadne vode, sagorevanje fosilnih goriva, obrada i
tretmani drveta, veštačka đubriva i pesticidi u poljoprivredi ali i mnogi prirodni izvori poput
vetrova sa česticama vulkanske prašine, zemljišta, izložene vegetacije, šumski požari ili aerosoli
iznad morskih basena, glavni emiteri bakra, dok su najčešći oblici javljanja +1 Cu(I) i +2 Cu(II)
valentna stanja (Department of Health and Human Services, 2004).
17 | S t r a n a
1.3.2. IZLOŽENOST BAKRU I ZDRAVSTVENI ASPEKTI
Bakar, u obliku bakar sulfata, neizostavna je komponenta različitih fungicida, algicida i
suplementacije u prehrani biljaka. Čestice bakra iz atmosfere, procesima precipitacije, lako se
ispiru i dospevaju kako do zemljišta tako i do površinskih voda odakle ekspozicija bakru u
najvećem obimu i kreće. U pijaćoj vodi, koncentracija bakra može dostići i 10 ppm, a faktori koji
utiču na nju su, između ostalih, pH i tvrdoća vode, kao najvažniji. Koncentracija bakra u zemlji,
normalno se kreće u opsegu od 1 do 200 ppb, dok je najčešći opseg u intervalu od 25 do 60 ppm.
Normalni prosečni unos bakra preko hrane kod odraslih iznosi 1.0 do 1.3 mg/danu, odnosno
0.014 do 0.019 mg/kg/danu (Department of Health and Human Services, 2004).
Najčešći oblici izloženosti bakru jesu inhalacija, unos preko gastro-intestinalnog trakta sa
hranom i vodom ili dermalni kontakt sa vazduhom, vodom ili zemljom koja sadrži bakar.
Primarni izvor bakra jeste ingestija istog sa hranom. S obzirom da količina bakra u hrani retko
može premašiti normalne koncentracije, primarnim izvorom povećanih koncentracija unešenog
bakra, može se smatrati voda, a najizloženije grupe jesu svi ljudi u blizini značajnijih izvora
emisije: rudnika, odlagališta, rafinerija, poljoprivrednih površina pod tretmanom preparatima sa
bakrom, kao i radnici u industrijama prerade ili proizvodnje sirovina sa ovim metalom.
Koncentracija bakra u zemlji u blizini većih izvora, može varirati između 2.480 i 6.912 ppm, sto
može rezultirati ingestijom od oko 0.74 do oko 2.1 mg bakra na dan, najčešće kod dece kod kojih
se može desiti ingestija zemlje sa hranom ili prljavih ruku. Najčešće posledice trovanja bakrom,
navedene su u Tabeli 2.
18 | S t r a n a
Tabela 2: Izvori i posledice trovanja bakrom
Najčešći izvori bakra
Antropogeni Prirodni
Rudnici
Deponije industrijskog i komulanog otpada
Komunalne otpadne vode
Sagorevanje fosilnih goriva
Obrada i tretmani drveta
Veštačka đubriva i pesticidi u poljoprivredi
Vetrovi sa česticama vulkanske prašine
Zemljište
Izložena vegetacija
Šumski požari
Aerosoli iznad morskih basena
Najčešće posledice trovanja bakrom
Respiratorni efekti
Iritacija, kijanje, kašalj
Bol u torakalnom predelu
Linearna pulmonrna fibroza
Intraallveolarna deskvamacija makrofaga
Gastro-intestinalni efekti Anoreksija
Dijareja
Hematološki efekti Pad nivoa hemoglobina i broja eritrocita
Hepatološki efekti Hepatomegalija
Endokrini efekti
Uvećanje „turskog sedla“
Nesekretivni adenom hipofize
Arterijalna hipertenzija
Neurološki efekti
Glavobolja
Vertigo
Mamurluk
Reproduktivni efekti Impotencija
Sistemski efekti
Glavobolja
Bol u mišićima
Drhtavica
Suva usta i suvo grlo
Kao esencijalni nutrijent, bakar je inkorporiran u brojne metaloenzime uključene u
procese formiranja hemoglobina, metabolizma lekova i ksenobiotika, metabolizma ugljen
dioksida, biosinteze kateholamina, polimerizacije kolagena, elastina i keratina i procese odbrane
od oksidativnog stresa.
Bakar, unešen preko hrane ili vode, apsorbuje se u stomaku ili tankom crevu.
Apsorpcija bakra kroz mukozne ćelije gastro-intestinalnog trakta, izaziva sintezu specifičnih
proteina – metalotionena, koji vezuju višak bakra i izbacuje se fecesom, a bakar koji zaobiđe
metalotionene, transportuje se do jetre u kojoj nove grupe metalotionena vezuju dospele jone i
19 | S t r a n a
izbacuju ih. Difuziju bakra kroz intestilanu mukozu, regulišu posebni transporteri bakra (hCtr1 i
hCtr2) zaduženi za apsorpciju, dok MNK protein, bakar-translocirajuća ATPaza P-tipa,
koordinišu transport. Bakar dospeo do jetre, regulisan je Vilsonovim proteinima, lokalizovanim
na trans-Goldžijevim mrežama hepatocita i igra bitnu ulogu u eliminaciji bakra iz ovog organa.
Iako metabolička homeostaza bakra postoji i igra ključnu ulogu u sprečavanju toksičnog
dejstva, izlaganje većim količinama može se manifestovati kroz brojne štetne efekte po zdravlje,
a najviše njih, posledica je oksidativnog stresa i oštećenja membrana i makromolekula, usled
vezivanja bakra za sulfhidrilne grupe mnogih enzima, kao što su glukoza-6-fosfataza i glutation
reduktaza koji, svojom aktivnošću, štite ćelije od oštećenja slobodnim radikalima. Upravo zbog
sposobnosti prelaska iz oksidacionog, Cu(II), u redukciono, Cu(I), bakar predstavlja potencijalno
toksičnu supstancu, s obzirom na sposobnost geneze mnogih superoksid i hidroksil radikala, dok
visoka ekspozicija bakru vodi ka oštećenju ćelija koje za posledicu mogu imati i pojavu
Vilsonove bolesti - hepatolentikularne encefalopatije (Tchounwou et al., 2008).
20 | S t r a n a
1.4. FITOREMEDIJACIJA
Konvencionalne metode sanacije zemljišta opterećenog toksičnim polutantima i teškim
metalima, često su skupe jer zahtevaju mnogo aktivnosti, vremena, radne snage i tehnologije, a
uz to, nasuprot sanaciji na jednoj, na drugoj strani ostavljaju negativne posledice svojih
aktivnosti, od zagađivanja drugih sektora životne sredine do destruktivnog uticaja na
funkcionalnost čitavog područja koje saniraju.
Bioremedijacija predstavlja skup postupaka za remedijaciju uz primenu bioloških
agenasa. U užem smislu, bioremedijacija podrazumeva remedijaciju uz pomoć mikroorganizama,
a može se sastojati u mikrobiološkoj degradaciji i detoksikaciji zemljišta, površinskih i
podzemnih voda, vazduha, čvrstog, tečnog i gasovitog otpada od štetnih supstanci ili zagađivača
kao što su organske supstance (nafta, naftni derivati, pesticidi, deterdženti, polimeri, fenoli,
organski rastvarači), veštačka đubriva, teški metali i drugi toksični elementi, radionuklidi ili
otrovni gasovi (Bobić, 2005). U širem smislu, bioremedijacija obuhvata remedijaciju uz pomoć
biljaka, odnosno fitoremedijaciju. Fitoremedijacija, kao grana šire, bioremedijacione
tehnologije, predstavlja relativno mladu i novu, tek razvijajuću i isplativu tehnologiju, nasuprot
visoko-energetskim i skupim konvencionalnim tehnologijama.
Ideja za korišćenje metal-akumulirajućih biljaka za uklanjanje teških metala i drugih
štetnih komponenti, prvi se put javila 1983. godine, iako su koncepti te ideje primenjivani već
300 godina unazad na ispustima otpadnih voda (Chaney et al., 1997). Prema svemu što pruža,
fitoremedijacija predstavlja inovativan, ekonomičan i ekološki prihvatljiv pristup uklanjanja
toksičnih metala sa kontaminiranih područja širom sveta, (Henry, 2000).
Osnova uspešne fitoremedijacije, počiva na dobrom izboru samih vrsta biljaka,
mikrobiološkim zajednicama u rizosferi i specifičnim uslovima i parametrima u kontaminiranoj
sredini. Kompleksi fizičkih, hemijskih i bioloških interakcija koje se odvijaju na kontaminiranom
području, ključni su uslov koji determiniše hoće li fitoremedijacione sanacije biti ili ne.
Interakcije korena biljke i mikrobiološke zajednice zemljišta u neposrednom kontaktu sa
korenom, označena kao rizosfera, je od ogromnog značaja za uspešnost fitoremedijacije. Zona
21 | S t r a n a
Fitoremedijacija
Prema načinu
Spontana
Indukovana
Unos alohtonih biljaka
Unos alohtone fitoremedijacione
populacije
Unos alohtone mikroflore
Unos nutrijenata ii/ili modulatora
biodostupnosti
Prema mestu
In situ
Ex situ
rizosfere, u proseku sadrži 10 do 100 puta više mikroorganizama u odnosu na ostale delove
zemljišta, kao i brojne, vrlo specifične članove mikrobioloških zajednica, što je rezultat upravo
biološke interakcije između biljke (korena) i samih mikroorganizama. Preko korena, biljke luče
brojne organske komponente koje imaju karakteristična stimulativna dejstva na zajednice
mikroorganizama što u konačnom rezultira boljom stopom akumulacije metala (Henry, 2000).
Prema načinu izvođenja, fitoremedijacija može biti spontana, bazirana na autohtonoj
vegetaciji koja prirodno raste na kontaminiranom području, i stimulisana fitoremedijacija,
bazirana na uvođenju novih, specifičnih vrsta ili zajednica biljaka i/ili mikroorganizama na
kontaminirano područje a koje se tu, pod prirodnim okolnostima, nisu nalazile. Stimulisana
fitoremedijacija, osim unošenja vrsta ili zajednica biljaka ili mikroorganizama, može
podrazumevati i unos nutrijenata koji bi stimulisali rast i razvoj fitoremedijacione populacije ili
unos supstanci koje bi uticale na modulaciju biodostupnosti polutanata koji su u fokusu sanacije.
Prema mestu izvođenja, fitoremedijacija može biti in situ, u kojoj se remedijacija vrši na
matičnom mestu kontaminiranog područja, i ex situ, u kojoj je kontaminirani materijal (zemlju),
najpre neophodno transportovati van matičnog mesta na mesto na kojem će se fitoremedijacija
vršiti pod kontrolisanijim uslovima.
22 | S t r a n a
Fitoremedijacionom sanacijom, mogu se uklanjati brojna organska i neorganska jedinjena
(Tabela 3), a sam proces okarakterisan je svojim prednostima i manama (Tabela 4).
Tabela 3: Supstance koje se mogu ukloniti iz zemljišta fitoremedijacijom
Organske Neorganske
Hlorovana jedinjenja:
TCE, PCE, MTBE, ugljenik, tetrahlorid
Metali:
B, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn
Eksplozivi:
TNT, DNT, RDX, nitroaromatična jedinjenja
Radionuklidi:
Cs, 3H, Sr, U
Pesticidi:
Atrazin, bentazon, PCB
Druge opasne i nepoželjne supstance:
As, Na, NO3, NH4, PO4, perhlorati (ClO4)
Jedinjenja za prezervaciju drveta:
PCP, PAHs
Tabela 4: Prednosti i mane fitoremedijacije
Prednosti Mane i ograničenja
Primenjiva za veoma raznovrsne tipove
organskih i neorganskih jedinjenja
Ograničenost na kontaminaciju relativno niske
dubine, do nivoa rasta korena i formiranja
rizosfere
Primenjiva Ex situ, ali i In situ Vreme trajanja procesa može biti dugo
In situ fitoremedijacija ne vodi mehaničkom,
fizičkom, hemijskom niti biološkom narušenju
strukture i sastava zemljišta
Ograničenost na područja sa ograničenom
koncentracijom kontaminacije
Redukcija formiranja otpada tokom sanacije
(95% u odnosu na konvencionalne metode)
Žetva i prikupljanje biljne biomase nastale u
fitoekstrakcionim procesima može se
klasifikovati kao opasni otpad
In situ fitoremedijacija ne vodi disperziji i
širenju kontaminacije putem vazduha i vode
Limitiranost klimatskim faktorima i
meteorološkim uslovima
Ne zahteva skupu opremu niti visoko
specijalizovano osoblje
Introdukcija alohtonih vrsta može uticati
negativno na biodiverzitet
23 | S t r a n a
1.4.1. TIPOVI FITOREMEDIJACIJE
Prema mehanizmima
uklanjanja kontaminacije, zavisno od
prirode polutanta, fitoremedijacija se
može klasifikovati na nekoliko tipova
(Kokyo et al., 2014). Četiri od svih,
relevantna su za uklanjanje teških
metala, čak i onih najzahtevnijih
poput olova i žive.
Fitoekstrakcija je prvi
primenjivani oblik fitoremedijacije u
kojem se biljke koriste da apsorbuju,
koncentruju i talože teške metale iz podloge u svoje nadzemne delove (stablo, listove). Otkriće
posebnog ekofiziološkog tipa biljaka – hiperakumulatora, pokazuje prirodni potencijal biljaka za
sanaciju podloge od štetnih polutanata, s obzirom na njihovu ključnu različitost od ostalih vrsta;
u svom telu mogu akumulirati 100 i više puta više metala. Dok veliki broj vrsta pokazuje veliku
sposobnost akumulacije nikla, a potom i kadmijuma, kobalta i bakra, akumulacija metala poput
olova i žive, daleko je manje zastupljenja, pa se za pravim hiperakumulatorima ovih hazarda
intenzivno traga. Iako je karakteristika hiperakumulatora sporiji rast, slabiji korenov sistem i
mala produkcija biomase, a sama uspešnost zavisi od brojnih faktora (biodostupnosti metala u
rizosferi, stope apsorpcije od strane korena, stope fiksacije u korenu, stope translokacije u stablo
i listove kroz ksilem i stope tolerancije ćelija nadzemnih delova na metal) primena ovog oblika
fitoremedijacije i dalje je ekološki i ekonomski najoptimalniji vid sanacije životne sredine.
Fitostabilizacija, kao vid fitoremedijacije, definisana je kao inaktivacija polutanata u
podlozi, s obzirom na sposobnost korenovog sistema da menja biodostupnost štetnih supstanci,
24 | S t r a n a
bilo sprečavanjem filtracije vode kroz podlogu ili sprečavanjem erozije, kao dva načina
disperzije polutanta kroz dalju okolinu, bilo formirajući fizičku barijeru koja sprečava direktan
kontakt sa kontaminiranom podlogom. Metoda je pogodna kod sanacije područja kontaminiranih
onim metalima kod kojih, skladno uslovima na staništu, hiperakumulacija nije moguća (olovo,
arsen, kadmijum), a još jedna od prednosti jeste to što odlaganje štetnog materijala (biomase sa
akumuliranim metalima), nije neophodno. Iako je glavni nedostatak metode (štetni polutanti
ostaju u zemlji, premda nisu dostupni) evidentan, metoda je ekološki i ekonomski najoptimalnije
rešenje kada je neophodna brza imobilizacija hazarda u cilju prevencije disperzije iste i zaštite
sistema podzemnih voda.
Rizofiltracija, oblik je fitoremedijacije pogodan za sanaciju štetnih polutanata iz
vodenog matriksa, putem korenovih sistema rizofiltrirajućih biljaka (bilo akvatičnih ili
terestrijalnih) uronjenih u tečnu podlogu. Nakon filtracije iz vodenog matriksa, polutant se
najčešće akumulira u korenu (fitostabilizirajuća fizofiltracija), ili prenosi u stablo i listove
(fitoekstrahujuća rizofiltracija). Metoda je primenjiva za sanaciju površinskih i otpadnih voda sa
koncentracijama polutanata koje nisu velike, a česte biljke korišćene za rizofiltraciju jesu
suncokret, duvan, spanać i kukuruz.
Fitovolatilizacija, metoda je koja podrazumeva usvajanje kontaminenta iz podloge,
biotransformaciju istog u isparljiv ili gasovit oblik i odavanje polutanta u atmosferu preko
listova. Među teškim metalima, živa je najčešće podložna fitovolatilizacionoj sanaciji, a metoda
je široko primenjiva na brojna organska jedinjenja.
Peti i šesti tip fitoremedijacije, fitodegradacija i fitostimulacija, podrazumevaju
biodegradaciju opasnih polutanata akumuliranih u nadzemne delove ili biodegradaciju pomoću
brojnih metabolita izlučenih iz korena, pod dejstvom kojih polutant gubi svoju nativnu, štetnu
formu, i prelazi u manje toksičan ili netoksičan oblik. Metoda nije primenjiva u sanaciji područja
kontaminiranih teškim metalima, iako može biti od pomoći drugim vidovima fitoremedijacije s
aspekta promene biodostupnosti metala iz složenijih jedinjenja čiji su oni deo, pa svoju najčešću
primenu nalazi kod remedijacije podloga kontaminiranih organskim jedinjenjima.
25 | S t r a n a
1.4.2. MOLEKULARNA OSNOVA AKUMULACIJE METALA
„Metalna homeostaza“ je svojstvo organizama da regulišu prisustvo metala u ćelijama ili
organelama tako da održavaju stabilno stanje bez manifestovanja toksičnih efekata. U slučaju
biljaka, homeostaza metala, zadužena je za regulaciju stanja organizma u obe krajnosti, bilo da je
metal u deficitu ili suficitu u okolini ili samom telu. Mobilizacija metala, usvajanje iz zemljišta,
kompartmentalizacija3 i sekvestracija4, punjenje ksilema i transport, dopremanje do ćelija za
akumulaciju kao i čuvanje metala u tkivima, faktori su koji utiču na homeostazu metala
(Clemens et al., 2002). Čitav proces, može se posmatrati kroz tri osnovne faze: transport,
helacija5 i sekvestracija.
Metali ulaze u biljku prolaskom kroz ćelijsku membranu ćelija endoderma u simplastu ili
u apoplast korena kroz intercelularni prostor. U slučaju najvećeg broja teških metala, vezivanje i
akumulacija lokalizovani su na oblast korena, dok u slučaju postojanja mehanizama za
translokaciju metala otpočinje transport kroz ksilem u nadzemne delove, kao jedan od dva
ključna procesa u hiperakumulaciji. Jednom dospeli u ksilem, metali se procesima helacije
vezuju za organske kiseline popuh histidina (Kramer et al., 1996), citrata, malata ili oksalata, dok
se histidin najčešće navodi kao ligand uključen u duži transport metala kroz ksilem kod mnogih
hiperakumulirajućih biljaka.
Distribucija i detoksikacija u nadzemnim delovima, kao i njihova redistribucija preko
floema, započinju sa pražnjenjem floemskog sistema. Iz apoplasta oko ksilemskih elemenata,
metali se transportuju ili u okolne ćelije ili se, preko simplasta, transportuju u tkivo listova
(Marschner, 1995) gde se vrši trajna helacija i sekvestracija, najčešće u ćelijskim vakuolama
listova. U okviru samih listova, akumulacija metala češća je u epidermisu, budući na manji broj
hloroplasta kojima bi normalna funkcija mogla biti narušena prisustvom metala.
3Obuhvatanje struktura koje se nalaze u blizini ćelije ćelijskim citosolom, karakteristično za eukariotske ćelije 4Akumuliranje u tkivima 5Vezivanje atoma teških metala za organska jedinjenja i njihovo izbacivanje
26 | S t r a n a
Po dolasku na svoje konačno odredište, metali moraju biti skladišteni, za šta su, najčešće,
zaduženi proteini CDF familije (facilitatori difuzije katjona) koji pokazuju visoku toleranciju na
prisustvo brojnih teških metala (Zn, Mn, Cd, Co, Ni).
Među vaskularnim biljkama sa značajnim fitoremedijacionim potencijalom, izdvajaju se
predstavnici familija Brassicaceae, Asteraceae, Caryophyllaceae, Cyperaceae, Fabaceae,
Lamiaceae, Poaceae, Violaceae i Euphorbiaceae (Prasad and Freitas, 2003), a njihovi
predstavnici tipične su vrste evropske flore pa prema tome i našeg podneblja. Vrste Brassica
junkea, Phragmites communis, Typha latifolia, Iris pseudoacorus, Lemna minor, Mentha
aquatica, Alisma plantago – aquatic, samo su neke iz niza najznačajnijih u fitoremedijacionim
procesima.
1.4.3. ZAJEDNICA MIKROORGANIZAMA ZEMLJIŠTA I METALOTOLERANTNOST
Zajednica mikroorganizama zemljišta, najbrojnija je i po pitanju broja ćelija ali i broja
vrsta, s obzirom na velike količine organskog i neorganskog supstrata i kompleksnosti životne
sredine koja pruža optimalne uslove za razvoj mnogih grupa. Prema tome, zemlja predstavlja
rezervoar iz kojeg mikroorganizmi dospevaju u druge sfere životne sredine a njihov kvalitativni i
kvantitativni sastav određen je kvalitetom ekoloških faktora poput prirode samog zemljišta,
dubine, temperature, pH, količine organskih i neorganskih materija i dr.
Broj mikroorganizama u gramu zemljišta prosečno iznosi 106 do 109 i predstavlja
biomasu od oko 0.1 do 3% ukupne mase organske materije zemljišta. Pored samih bakterija kao
osnovne grupe mikroflore zemljišta, od ogromnog značaja jeste i prisustvo Aktinomiceta (sa oko
46 × 106 ćelija po gramu zemlje), predstavnika iz carstva Fungi (12 × 105 ćelija po gramu
zemlje), i algi (5 × 103 ćelija po gramu zemlje). Gram-negativne bakterije, dominantnije su u
odnosu na Gram-pozitivne, kao što su i sporogene grupe bakterija dominantnije u odnosu na
asporogene. Prema svojoj ulozi u funkcionisanju ekosistema, zemljišni mikroorganizmi mogu
činiti autohtone i zimogene zajednice. Dok zimogene zajednice zemljišnih mikroorganizama
pokazuju visok stepen aktivnosti prema lako razgradivim supstratima biološkog porekla,
27 | S t r a n a
autohtona zajednica ostaje permanentna i njeni sastav i brojnost ne variraju značajno bez obzira
na promenu prisustva pojedinih komponenti supstrata. U sastavu zajednice zimogenih
mikroorganizama zemljišta, najčešće se mogu naći rodovi Pseudomonas, Bacillus, Penicilium,
Aspergillus i Mucor, dok su rodovi Acinetobacter, Agrobacterium, Arthrobacter, Bacillus,
Brevibacterium, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Mycobacterium,
Pseudomonas, Staphylococcus, Streptococcus i Xanthomonas karakteristični predstavnici
autohtonih zajednica (Mihajilov-Krstev, 2011).
Zajednica mikroorganizama u zemljištu, u ogromnoj meri, nizom saradničkih odnosa
različitih mehanizama, doprinosi uspešnosti fitoremedijacije. Osnovni preduslov za ove procese
jeste prisustvo i postojanost takvih zajednica u zemljištu kontaminiranim povišenim
koncentracijama teških metala a prisustvo i postojanost istih uslovljeni su specifičnim
adaptacijama pripadnika ovih zajednica za toleranciju metalnog stresa u životnoj sredini.
Univerzalni mehanizam rezistencije na povišene koncentracije teških metala ne postoji.
Opšte tvrdnje ukazuju na to da je rezistencija determinisana specifičnostima na plazmidima i da
je, u osnovi, bazirana na radu efluks pumpi i enzimskoj detoksikaciji (Gupta and Kumar, 2012).
Mehanizam razvoja rezistencije na povišene koncentracije teških metala mogao bi se objasniti na
isti način kao i mehanizam razvoja rezistencije na antibiotike: Povišene koncentracije teških
metala u životnoj sredini, u koncentracijama koje su niže od letalnih doza, predstavljaju
selekcioni pritisak koji odvaja tolerantne sojeve koji daju adekvatan adaptivni odgovor od
netolerantnih i omogućava im da, plazmidnim transferom, rezistenciju prenesu na nove
generacije. Razvoj mehanizama metalotolerancije, normalno je rasprostranjen u svim sistemima
sa prirodno povećanim koncentracijama teških metala, poput rudnika a prirodno razvijena
rezistencija, kao i indukovana rezistencija, danas nalaze svoju primenu u brojnim biotehnološkim
procesima, od luženja ruda do bioremedijacije.
S obzirom na značaj zemljišnih grupa mikroorganizama u procesima fitoremedijacije,
bilo kroz promenu biodostupnosti teških metala ili zaštitnog ili stimulativnog dejstva na
vaskularne biljke koje mogu obavljati fitoremedijaciju, određivanje prisustva, brojnosti i grupa
mikroorganizama prisutnih u zemljištu kontaminiranim teškim metalima, od velikog je značaja
za moguće unapređivanje samih bioremedijacionih tehnologija.
28 | S t r a n a
1.5. LEPIDIUM SATIVUM L.
Tabela 5: Taksonomija vrste
Sistematska pripadnost vrste
Carstvo Plantae
Podcarstvo Tracheobionta
Nadrazdeo Spermatophyta
Razdeo Magnoliophyta
Klasa Magnoliopsida
Podklasa Dilleniidae
Red Capparales
Familija Brassicaceae
Rod Lepidium L.
Vrsta Lepidium sativum L.
Lepidium sativum L., ili popularno – „kres salata“, predstavlja jednogodišnju
biljku iz familije Brassicaceae (Natural Resources Conservation Service n.d.), prosečnog rasta do
0.5 m. Cveta u periodu od juna do jula a semena nosi od jula do avgusta. Cvetovi su dvopolni a
polinaciju potpomažu insekti. Uspešna je na mnogim tipovima podloge, od mekane peskovite, to
čvrste, glinovite, iako preferira vlažnija staništa, sa pH opsegom od 6.0 do 6.7 (Cornell
University, 2006). Može rasti na zasenjenim ili potpuno osunčanim prostorima.
Optimalna temperatura za germinaciju semena iznosi od 12 °C do 24 °C, a tokom
hladnijih dana, na temperaturi manjoj od 7 °C, germinacija može trajati i 2 nedelje.
S obzirom na jestivost mladih listova i ulja kres salate, često je gajena biljka a uglavnom
se konzumira u svežem obliku.
29 | S t r a n a
U proseku, u 100 g može sadržati:
82.3% vode
5.8 g proteina
1 g masti
8.7 g ugljenih hidrata
28.6 mg gvožđa
2970 mg vitamina A
0.11 mg vitamina B1
0.17 mg vitamina B2
1 mg niacina
Kao predstavnik familije sa visokim fitoremedijacionim potencijalom (Prasad and
Freitas, 2003), L. sativum je često ispitivan u cilju utvrđivanja sposobnosi akumulacije
različitih teških metala (Szczodrowska et al., 2016).
Slika 5: Lepidium sativum: mladi izdanci i zrela biljka
30 | S t r a n a
2. CILJEVI ISTRAŽIVANJA
Imajući u vidu dosadašnja istraživanja vezana za fitoremedijacioni potencijal vrste
Lepidium sativum L., ciljevi ovog rada su:
1. Ispitivanje klijavosti semena vrste Lepidium sativum L. u zemlji sa različitim
koncentracijama olova i bakra,
2. Praćenje rasta klijanaca na kontaminiranom zemljištu u periodu od šest nedelja,
3. Merenje promena morfoloških karakteristika klijanaca u zavisnosti od koncentracije
metala u zemljištu,
4. Odredjivanje uticaja različitih koncentracija metala na prinos suve biomase različitih
delova biljke,
5. Određivanje stope akumulacije teških metala u različitim delovima biljaka,
6. Ispitivanje uticaja različitih koncentracija jednog metala na akumulaciju drugog metala,
7. Određivanje ukupnog broja mikroorganizama u zemljištu i ispitvanje brojnosti
metalotolerantnih mikroorganizama.
31 | S t r a n a
3. MATERIJAL I METODE
U radu su korišćena semena vrste Lepidium sativum L., popularno nazivane “kres” salata,
kupljena u lokalnom marketu, proizvođača “Zelena linija”. Kao podloga za rast biljaka,
korišćena je zemlja poznatog hemijskog sastava proizvođača “Agromarket” doo (Tabela 6),
koja je pre početka zasejavanja semenima sterilisana u trajanju od 120 minuta na temperaturi od
120 °C.
Za pripremu rastvora teških metala korišćeni su olovo (II) – acetat – 3 hidrat, proizvođača
„Kemika“ i bakar sulfat – 5 hidrat, proizvođača „Zorka Pharma“, Šabac, dok su za pripremu
uzoraka za hemijsku analizu korišćene 65% azotna kiselina,proizvođača „Zorka Pharma“ Šabac i
30% vodonik peroksid. Saksije korišćene za gajenje biljaka, zapremine 2.5 L i dijametra Ø
17/20, kupljene su u lokalnom marketu.
Tabela 6: Specifikacije i hemijski sastav zemlje
Parametar Količina
Beli treset
Crni treset
Kompost od kore drveta
25%
50%
25%
pH
Suva materija
Vlaga
6.60
48%
52%
Azot (N)
Fosfor (P2O5)
Kalijum (K2O)
100-250 mg/L
100-250 mg/L
100-350 mg/L
Granulacija
Vodni kapacitet
Specifična masa
<500 mm
320%
480 g/L
32 | S t r a n a
3.1. PRIPREMANJE RASTVORA TEŠKIH METALA
Koncentracije metala kojima su tretirane biljke u istraživanju, određene su prema
graničnim vrednostima dozvoljene koncentracije teških metala u zemljištu, u skladu sa
Pravilnikom o dozvoljenim količinama opasnih i štetnih materija u zemljištu i vodi za
navodnjavanje i metodama njihovog ispitivanja (Službeni glasnik RS, broj 23/1994, 88/2010). U
slučaju olova i bakra, prema pravilniku iz 2010. godine, ove koncentracije iznose 85 mg/kg i 36
mg/kg. U Tabeli 7 prikazane su korišćene
koncentracije olova i bakra u eksprimentu.
Rastvori metala, dobijeni su rastvaranjem
proračunate količine soli metala (olovo (II) –
acetat – 3 hidrata za tretman olovom i bakar
sulfat – 5 hidrata za tretman bakrom) u
destilovanoj vodi na sobnoj temperaturi.
3.2. ZASEJAVANJE SEMENA
Saksije su punjene sa 600 g suve, sterilisane zemlje, prohlađene do sobne temperature, a
potom nalivane sa 300 ml rastvora metala određene koncentracije. Zemlja i rastvori mešani su do
sjedinjavanja u blatnjavu masu uniformne vlažnosti.
U svaku saksiju, stavljano je po 40 semena, ravnomerno raspoređenih po površini zemlje
u saksiji.
Za svaku koncentraciju metala, zasejane su 3 saksije i time, formiranjem triplikatnog
sistema, omogućena adekvatnija statistička značajnost prilikom kasnijeg tumačenja dobijenih
rezultata.
Tabela 7: Koncentracije metala u tretmanima
Oznaka
koncentracija
mg/kg zemlje
Olovo Bakar
1 42.5 18.0
2 85.0 36.0
3 127.5 54.0
4 170.0 72.0
5 297.5 126.0
33 | S t r a n a
Saksije su obeležene ustanovljenim sistemom, u kojem je koncentracija metala obeležena
numeričkim oznakama od 1 - za najmanju, do 5 - za najveću koncentraciju, a triplikatni ponovci
testova, obeleženi su slovima A, B i C. Oznaka je, takođe, sadržala i hemijsku oznaku metala
kojim je tretman vršen.
3.3. GAJENJE BILJAKA
Zasejane i obeležene saksije, postavljene su u zatvoren sistem sa automatskim sistemom
rasvete (16 h svetla (dan) i 8 h mraka
(noć)), na temperaturi od oko 25 °C u
trajanju od 6 nedelja.
Zalivanje saksija, vršeno je 2 puta
nedeljno, svakog drugog ili trećeg dana,
dodavanjem čiste, destilovane vode u
tacnu saksije sve do potpunog prestanka
upijanja nove količine vode. Održavanje
površine zemlje vlažnom, vršeno je
čistom, destilovanom vodom i bočicom sa
raspršivačem.
Slika 6:Gajenje klijanaca
34 | S t r a n a
3.4. MERENJE KLIJANACA
3.4.1. MERENJE STOPE GERMINACIJE I NADZEMNE TOTALNE DUŽINE
Po isteku 7 dana od zasejavanja semena, rađeno je prvo merenje stope germinacije i
dužine formiranih klijanaca. Ista merenja, vršena su i dalje do kraja istraživanja, svakog sedmog
dana (jednom tokom svake od 6 nedelja istraživanja).
Stopa germinacije, određivana je prebrojavanjem proklijalih semena, po obrascu:
𝑆𝑡𝑜𝑝𝑎 𝑔𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑗𝑒 =[𝐵𝑟𝑜𝑗 𝑝𝑟𝑜𝑘𝑙𝑖𝑗𝑎𝑙𝑖ℎ 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑎]
𝑈𝑘𝑢𝑝𝑎𝑛 𝑏𝑟𝑜𝑗 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑎× 100% =
[𝐵𝑟𝑜𝑗 𝑝𝑟𝑜𝑘𝑙𝑖𝑗𝑎𝑙𝑖ℎ 𝑠𝑒𝑚𝑒𝑛𝑎]
40× 100%
Nadzemna totalna dužina klijanaca, merena je uskim i tankim lenjirom, od nivoa
zemlje do visine najvišeg formiranog lista, za svaki formirani klijanac u svim testovima,
pojedinačno.
3.4.2. MERENJE KLIJANACA NAKON ŽETVE
Nakon šest nedelja od zasejavanja, iz saksije je
pažljivo izvađena zemlja sa rastućim klijancima.
Rastresanjem zemlje, pažljivo je odvojen svaki od
klijanaca, uz oprez od kidanja korena ili oštećenja bilo
kog od nadzemnih delova biljke. Sa korena je pažljivo
skinuta nakupljena zemlja, najpre laganim rastresanjem
prstima a potom potapanjem korena u destilovanu
vodu, kako bi se s njega skinule i finije čestice zemlje.
Iz destilovane vode, klijanci s korenom prebacivani su
na filter hartiju kako bi se upio višak vode.
Slika 7: Merenje parametara rasta
35 | S t r a n a
Klijanci sa prosušenim korenom, postavljani su na čist papir i digitalnim nonijusom
merene su totalna dužina (od početka korena do vrha najdužeg lista), dužina korena (od početka
korena do početka stabla) i dužina stabla (od kraja korena do početka prvih lisnih drški).
Skalpelom je odvajan koren od stabla i stablo od listova i svaki od odvojenih delova, odlagan je
u obeleženu petri-ploču a potom, zajedno sa ostalim istovetnim odvojenim delovima, bio sušen.
Nakon uklanjanja korena i stabla, svaki od formiranih parova listova odvajan je zasebno.
Listovi su pažljivo pokrivani komadom stakla, kako bi površina listova bila potpuno ravna, a
potom im je, digitalnim nonijusom, merena širina (rastojanje između najudaljenijih tačaka) i
dužina (rastojanje od vrha lista do tačke prelaza lisne drške u lisnu ploču). Svaki od parova
listova, meren je posebno i odlagan je u prethodno obeležene Petri ploče. Po završetku merenja
klijanaca jedne koncentracije, a pre merenja druge, različite, nonijus, staklo i skalpel, čišćeni su
70% etanolom.
Procedura je ponovljena za svaku saksiju, pojedinačno.
3.4.3. MERENJE SUVE BIOMASE
Odvojeni delovi klijanaca (koren, stablo i listovi), zasebno su sušeni u senci na sobnoj
temperaturi. Merenju suve biomase odvojenih delova klijanaca pristupalo se pri vizuelnoj
proceni da je materijal suv. Merenje biomase korena, stabla i listova svakog od tretmana, vršeno
je tri puta, do konstantne biomase (druga nedelja od početka sušenja materijala).
3.4.4. INDEKS TOLERANCIJE
Indeks tolerancije (TI), predstavlja odnos vrednosti parametara rasta (dužina, širina,
težina) u uslovima pod određenim tretmanom i vrednosti istih parametara u kontrolnoj grupi, gde
ispitivanog tretmana nema (Wilkins, 1978). Negativne vrednosti indeksa tolerancije, u
36 | S t r a n a
eksperimentima pod kontrolisanim uslovima, ukazuju na prisustvo negativnih dejstava tretmana i
manifestovanje fitotoksičnih efekata kroz redukciju vrednosti parametara rasta, vrednost jednaka
nuli, ukazuje na nepostojanje uticaja tretmana na vrednosti parametara rasta dok vrednosti veće
od nule ukazuju na stimulativno dejstvo tretmana na vrednosti parametara rasta, te prema tome
nema fitotoksičnog dejstva ispitivanog tretmana (Wilkins, 1978).
Indeks tolerancije, izračunavan je po obrascu:
𝑇𝐼 = [𝑉𝑟𝑒𝑑𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑛𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑢]
[𝑉𝑟𝑒𝑑𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑢 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖]
Radi referentnijeg sagledavanja, vrednosti indeksa tolerancije, prevedene su u procente,
po obrascu:
𝑇𝐼 [%] = [𝑉𝑟𝑒𝑑𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑛𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑢] × 100
[𝑉𝑟𝑒𝑑𝑛𝑜𝑠𝑡 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑎𝑠𝑡𝑎 𝑢 𝑘𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖] %
3.4.5. STATISTIČKA ANALIZA
Merenjima dobijene metričke vrednosti odabranih parametara, zahtevale su statističku
obradu. S obzirom da su dobijeni podaci zavisnih varijabli (izmerenih vrednosti dužina i širina)
kontinuiranog tipa, da je nezavisna varijabla (koncentracija metala u tretmanima) bila
kategorijalna, da su opservacije bile međusobno nezavisne (analizirani su parametri dobijeni
merenjima jedinki iz različitih i odvojenih koncentracija metala u tretmanima), da i zavisna i
nezavisna varijabla imaju normalnu distribuciju i homogenost varijanse, za statističku analizu
odabrana je Single Factor ANOVA statistika (Salkind, 2012)(Rumsey, 2009).
Single Factor ANOVA statistika, prati varijansu među izmerenim parametrima,
grupisanih prema efektima jednog praćenog faktora (različita koncentracija metala). Za nivo
značajnosti (α), uzimana je vrednost 0.05, kao 95% interval poverenja, a statistička značajnost
potvrđivana ili odbacivana na osnovu dobijene “P” vrednosti (P value <α; nulta hipoteza tvrdnje
da zavisnost među podacima ne postoji se odbacuje i potvrđuje alternativna hipoteza tvrdnje da
zavisnost među podacima postoji, sa pragom poverenja od 95%).
37 | S t r a n a
Statistička obrada podataka, urađena je u Microsoft office Excel 2010 programu, Data
Analysis statističkom podrškom.
3.5. ATOMSKA APSORPCIONA SPEKTROMETRIJA
3.5.1. PRIPREMA MATERIJALA ZA ATOMSKU APSORPCIONU SPEKTROMETRIJU
Odmerene količine elemenata osušenog materijala (korena, stabla i listova), ponaosob,
mrvljene su i usitnjavane a zatim su pebačene u staklene čaše. Usitnjen materijal, prelivan je sa
10 ml 65% azotne kiseline i 5 ml 30% hidrogena, uparavan na rešou do suva a potom je u čašu
dodavano 5 ml 0.1 M azotne kiseline. Iz čaša je, čistim, sterilnim špricem, uziman rastvor metala
u 0.1 M azotnoj kiselini i filterom dijametra 25/0.45 µm RC filtriran u čiste, sterilne, plastične
bočice. Svaka bočica, obeležavana je ustanovljenim sistemom koji je sadržao hemijsku oznaku
metala, numeričku oznaku koncentracije metala tretmana, slovo triplikatnog ponovka i oznaku
pripremljenog dela biljke („k“ za koren, „s“ za stablo i „l“ za listove).
3.5.2. ANALIZA ATOMSKOM APSORPCIONOM SPEKTROMETRIJOM
Prethodno pripremljeni uzorci, analizirani su atomskom apsorpcionom spektrometrijom
(AAS) u laboratoriji za analitičku hemiju Prirodno-matematičkog fakulteta, pri Filozofskom
fakultetu u Nišu.
AAS je apsorpciona metoda bazirana na merenju smanjenja intenziteta monohromatskog
zračenja, nakon prolaska istog kroz atomsku paru uzorka. Metoda je zasnovana na Lambert-
Beer-ovom zakonu prema kojem smanjenje intenziteta monohromatskog zračenja, zavisi od
broja atoma u osnovnom stanju koji su u stanju da apsorbuju monohromatsko zračenje. Kao
38 | S t r a n a
Slika 8: Shema sistema za atomsku apsorpcionu spektrometriju
hemijska metoda, AAS je relativna analitička metoda u kojoj se signal elementa koji se ispituje
poredi sa signalom istog u standardnom rastvoru poznate koncentracije.
Kako bi kvantifikacija bila moguća, prilikom primene AAS neophodno je izvršiti
kalibraciju samog procesa koja može biti direktna kalibracija, pri određivanju metala iz rastvora
poznatog ili jednostavnijeg sastava, ili kalibracija standardnim dodavanjem, kod složenog ili
nepoznatog sastava. Direktna kalibracija, koja je korišćena u ovom istraživanju, daje veću
tačnost određivanja u širokom rasponu apsorbance, a podrazumeva upotrebu standardnih
rastvora koji su pripremljeni sa istovetnim rastvaračem kao i uzorak, sa ili bez jonizacionih
pufera, reagenasa za oslobađanje ili dodataka za podešavanje sastava matrice.
Procedura rada AAS-a je sledeća: Lampa sa šupljom katodom predstavlja izvor svetlosti
koja prolazi kroz plamenik. U plamenik se usisava rastvor uzorka koji se ispituje i pod uticajem
visoke temperature, uzorak disosuje na atome koji su sposobni da apsorbuju deo emitovane
energije, proporcionalno njihovoj koncentraciji. Iza plamenika je mohohromator, specijalni filter
za odvajanje rezonantne linije od nekarakterističnih radijacija. Detektor sistema prima signal i
nastali električni impuls pojačava a dobijeni rezultati očitavaju se na galvanometru. Visina
dobijenog pika na galvanometru, proporcionalna je koncentraciji ispitivanog elementa (Malovac,
2017).
39 | S t r a n a
U ovom istraživanju, spektrometrijskim metodama, merena je količina metala (olova i bakra) u
svim elementima biljke u 0.1 M rastvoru azotne kiseline pomoću formirane standardne krive
rastvorima metala poznatih koncentracija a potom, na osnovu suve biomase analiziranog
elementa biljke, ustanovljivana količina akumuliranog metala po jedinici suve biomase dela
biljke.
3.6. BIOAKUMULACIONI I TRANSLOKACIONI FAKTOR
Na osnovu podataka o akumulaciji metala u korenu i nadzemnim delovima izdanaka, određivani
su bioakumulacioni (BF) i translokacioni faktor (TF), koji pokazuju odnos ukupne koncentracije
akumuliranog metala u izdanku i koncentracije metala u podlozi, odnosno odnos ukupne
koncentracije akumuliranog metala u nadzemnim delovima izdanaka (stablu i listovima) i
koncentracije u korenu, prema obrascima (Yashim et al., 2014):
𝐵𝐹 = [𝐾𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑢 𝑖𝑧𝑑𝑎𝑛𝑘𝑢]
[𝐾𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑢 𝑝𝑜𝑑𝑙𝑜𝑧𝑖]
𝑇𝐹 = [𝐾𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑢 𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑢 𝑖 𝑙𝑖𝑠𝑡𝑜𝑣𝑖𝑚𝑎]
[𝐾𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑗𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑎 𝑢 𝑘𝑜𝑟𝑒𝑛𝑢]
40 | S t r a n a
3.7. ANALIZA ZAJEDNICE MIKROORGANIZAMA KONTAMINIRANE
ZEMLJE
Tokom ovog istraživanja, praćena je promena brojnosti mikroorganizama u različitim
koncentracijama olova tokom 5 nedelja. Uzorci zemlje, uzeti su na dan postavljanja istraživanja i
svakog sedmog dana od dana postavljanja eksperimenta, tokom naredne 4 nedelje. Uzorci su
uzimani prethodno spaljenom metalnom kašičicom, s dubine od oko 60 mm, pakovani u sterilnu
foliju i odlagani na čuvanje u frižideru na 4 °C. Za određivanje broja mikroorganizama u zemlji,
1 g uzorka zemlje, u aseptičnim uslovima pored plamenika, prebacivan je u epruvete sa 9 ml
fiziološkog rastvora (0.85% rastvor NaCl). Epruvete su vorteksovane radi odvajanja ćelija
mikroorganizama od čestica zemlje i odvajanja pojedinačnih ćelija iz kolonija u suspenziji, a
potom je pravljena serija razblaženja, prebacivanjem po 100 μl suspenzije sterilnom pipetom u
sterilne ependorfice sa 900 μl fiziološkog rastvora. Po 100 μl suspenzije razređenja 10-4 i 10-5,
zasejavano je na prethodno pripremljenom, izlivenom u Petrijeve ploče i stegnutom hranljivom
agru i hranljivom agru sa dodatim olovom (olovo (II)-acetat 3-hidrat) jednake koncentracije kao i
koncentracija olova u zemlji iz koje je određeni uzorak uzet.
Inkubacija zasejanih Petrijevih ploča vršena je na 30 °C u trajanju od 48h, nakon čega je
prebrojan broj formiranih kolonija, a ukupan broj mikroorganizama određivan je po obrascu:
𝑈𝐵𝑀 =𝐴 × 𝐵 × 𝐶
𝐷
Gde je:
UBM – ukupan broj mikroorganizama
A – broj obrazovanih kolonija
B – razređenje suspenzije
C – faktor korelacije (do 1 ml)
D – suva masa uzorka
41 | S t r a n a
4. REZULTATI
4.1. STOPA GERMINACIJE SEMENA I VISINA IZDANKA
Stopa germinacije semena na različitim koncentracijama metala, praćena je svakog
sedmog dana od dana postavljanja eksperimenta prebrojavanjem proklijalih semena i formiranih
izdanaka.
Uticaj olova na stopu germinacije, manifestovao se kroz povećanje stope germinacije u
svim koncentracijama tretmana olovom u odnosu na kontrolu, u kojoj je zabeležena stopa
germinacije iznosila 25% (Tabela 8, Grafik 1). Stopa germinacije raste linearno sa povećanjem
koncentracije olova, izuzev pri koncentraciji od 127.5 mg/kg na kojoj je stopa germinacije bila
niža u odnosu na kontrolu i iznosila je 17.50% u toku prve nedelje posmatranja. U ovoj nedelji
najveća stopa germinacije zabeležena je pri najvećoj koncentraciji olova (55.83%). Maksimalna
stopa germinacije (36.67%) u kontroli, zabeležena je tokom pete nedelje posmatranja , dok su
maksimalne stope germinacija u tretmanima sa povećanom koncentracijom olova iznosile redom
63.33%, 65.58%, 42.50%, 75.00% za prve četiri koncentracije metala u petoj nedelji
posmatranja.Pri najvećoj koncentraciji olova u zemljištu, maksimalna stopa germinacije od
67.50%, zabeležena je tokom četvrte nedelje.
Grafik 1: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na stopu germinacije semena
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
1 2 3 4 5 6
Sto
pa
germ
ina
cij
e [
%]
Nedelja
Kontrola
42.5
85
127.5
170
297.5
42 | S t r a n a
Prosečna visina izdanaka u toku prve nedelje zabeležena u kontroli, iznosila je 27.9415
mm (Tabela 8, Grafik 2). Najveća visina izdanaka u toku prve nedelje, zabeležena je pri
najvećoj koncentraciji olova i iznosila je 34.0193 mm, dok je najmanja visina zabeležena pri
koncentraciji od 170 mg/kg na kojoj je prosečna visina bila 25.2141 mm. Najveća dostignuta
prosečna visina izdanaka tokom poslednje nedelje, u visini od 87.9554 mm, zabeležena je pri
koncentraciji od 170 mg/kg, gde je tokom prve nedelje bila najmanja, dok je najniža prosečna
vrednost izdanaka izmerena pri poslednjoj koncentraciji tretmana olovom (62.0601 mm).
Uticaj različitih koncentracija bakra u tretmanima (Tabela 9, Grafik 3), manifestovao se
kroz promenu stope germinacije već tokom prve nedelje, u kojoj je najveća stopa germinacije
zabeleža pri koncentraciji 18 mg/kg bakra, dok je najniža stopa germinacije među tretmanima
bila pri najvećoj koncentraciji bakra i iznosila je 35.00%, sto je za 10% veća stopa germinacije u
odnosu na kontrolu (25%). Najveća stopa germinacije, zabeležena tokom šestonedeljnog
Grafik 2: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na prosečnu visinu izdanka na nedeljnom nivou
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1 2 3 4 5 6
Vis
ina
izd
an
ka
[m
m]
Nedelja
Kontrola
42.5
85
127.5
170
297.5
43 | S t r a n a
posmatranja, postignuta je tokom treće nedelje posmatranja pri koncentraciji od 18 mg/kg bakra i
iznosila je 84.17%.
Prosečna visina izdanaka (Tabela 9, Grafik 4), tokom prve nedelje posmatranja, opadala
je sa povećanjem koncentracije bakra u tretmanima u odnosu na kontrolu, izuzev pri najvećoj
koncentraciji na kojoj je prosečna visina izdanaka bila 33.2990 mm, što je veća prosečna
vrednost u odnosu na vrednost zabeleženu u kontroli (27.9415 mm).
Grafik 4: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg]na prosečnu visinu izdanka na nedeljnom nivou
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6
Vis
ina
izd
an
ka
[m
m]
Nedelja
Kontrola
18
36
54
72
126
Grafik 3: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na stopu germinacije semena
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
1 2 3 4 5 6
Sto
pa
ger
min
aci
je [
%]
Nedelja
Kontrola
18
36
54
72
126
44 | S t r a n a
Najveća prosečna visina izdanaka, zabeležena je pri koncentraciji od 72 mg/kg i iznosila
je 100.7506 mm, dok je najmanja visina izdanaka bila pri koncentraciji od 126 mg/kg, na kojoj je
prosečna visina izdanaka bila 68.2597 mm.
4.2. MORFOMETRIJSKE PROMENE
Morfometrijski parametri, čije su vrednosti analizirane u cilju dobijanja trenda efekta
povećanja koncentracija olova i bakra na izdanke, bili su: dužina korena, dužina stabla, totalna
dužina izdanka i dužina i širina svakog od odvojenih parova listova. Kontrolne jedinke, razvijale
su šesti i sedmi par listova, ali zbog nedostatka istih na izdancima jedinki iz tretmana metalima,
njihove vrednosti nisu uzimane u obzir.
U tretmanima olovom, prosečna totalna dužina izdanka, svoj maksimum dostiže pri
koncentraciji od 170 mg/kg, a minimum, u vrednosti od 61.6384 mm pri najvećoj koncentraciji
olova, što je manje od kontrolne dužine. Najveća dostignuta dužina korena, iznosila je 30.6 mm,
pri koncentraciji od 85 mg/kg, dok je najniža vrednost, 16.7488 mm, zabeležena u najvećoj
koncentraciji (Tabela 10, Grafik 5). Dužine korena, pri koncentracijama od 42.5 mg/kg, 85
mg/kg i 127.5 mg/kg, bile su veće od dužine korena u kontroli.
Prosečna dužina stabla, opadala je sa povećanjem koncentracije olova u odnosu na
kontrolu, izuzev pri najvećoj koncentraciji, na kojoj je prosečna dužina stabla bila veća od
prosečne dužine stabla u kontroli.
0
20
40
60
80
100
120
Dužina korena Totalna dužina izdanka Dužina stabla
Pro
sečn
a d
uži
na
[mm
]
Kontrola
42.5
85
127.5
170
297.5
Grafik broj 5:Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na prosečnu dužinu korena, stabla i totalnu dužinu
45 | S t r a n a
Među prosečnim dužinama i širinama listova (Grafik broj 6), nije se mogao uočiti
jedinstven obrazac promena, pa je u cilju evaluacije zavisnosti njihovih varijacija od promene
koncentracije metala u tretmanima, primenjena odgovarajuća statistička analiza.
Single Factor ANOVA statistika, pokazala je statističku značajnost u distribuciji
izmerenih metričkih vrednosti među svim upoređivanim parametrima, što ukazuje na to da su
morfometrijske varijacije svih parametara iz okvira svoje kategorije (istovetne koncentracije
metala u tretmanu) međusobno zavisne i da je statistički značaj uticaja različitih koncentracija
metala na njihovu varijabilnost, evidentan, i to u oba slučaja tretmana, i olovom i bakrom.
U slučaju tretmana olovom, najveća statistička značajnost među izmerenim parametrima
u okviru različitih koncentracija metala u tretmanu, pokazana je u komparaciji dužina četvrtog
para listova (P value = 9.893×10-28), a potom u dužini i širini drugog para listova (P value =
6.43×10-23 , P value = 2.88×10-20), gde je uticaj promene koncentracije olova u tretmanu na
veličine merenih parametara bio najveći (Tabela 10). Najmanja značajnost dobijena prilikom
poređenja dužina i širina petog para listova (P value = 0.003364, P value = 0.012811), kod kojih
je uticaj promene koncentracije olova u tretmanu na izmerene veličine parametara bio najmanji.
U tretmanima bakrom prosečna dužina korena nije pokazivala jedinstven trend promene
sa rastom koncentracije metala u tretmanu. Najveća dužina korena, 38.5667mm, zabeležena je
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina
1. par listova 2. par listova 3. par listova 4. par listova 5. par listova
Pro
sečn
a d
uži
na
i šir
ina
[mm
]
Kontrola
42.5
85
127.5
170
297.5
Grafik broj 6: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na prosečne dužine i širine odvojenih parova listova
46 | S t r a n a
pri koncentraciji od 72 mg/kg, gde je zabeležena i najveća prosečna totalna dužina (101.9667
mm), dok je najmanja dužina korena zabeležena pri koncentraciji od 18 mg/kg (Tabela 11,
Grafik 7). Najmanja prosečna vrednost totalne dužine, merena je pri koncentraciji od 126 mg/kg
i iznosila je 68.2597 mm, a s obzirom na pad u odnosu kontrolnu vrednost, mogla bi se smatrati
posledicom fitotoksičnog efekta. Prosečna dužina stabla, najmanju vrednost beležila je u prve
dve koncentracije tretmana bakrom, dok je najveću vrednost beležila pri najvećoj koncentraciji, u
kojoj je iznosila 38.7368 mm.
Uticaj razlićitih koncentracija bakra na morfometrijske varijacije listova nije bio jasno
uočljiv (Grafik 8), pa su zabeležene vrednosti analizirane odgovarajućom statističkom metodom,
radi evaluacije uticaja promene koncentracije bakra na njihovu različitost.
0
20
40
60
80
100
120
Dužina korena Totalna dužina izdanka Dužina stabla
Pro
sečn
a d
uži
na
[m
m]
Kontrola
18
36
54
72
126
Grafik 7: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na prosečnu dužinu korena, stabla i totalnu dužinu
0
5
10
15
20
25
30
35
Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina
1. par listova 2. par listova 3. par listova 4. par listova 5. par listova
Pro
sečn
a d
uži
na
i šir
ina
[mm
]
Kontrola
18
36
54
72
126
Grafik 8: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na prosečne dužine i širine odvojenih parova listova
47 | S t r a n a
U tretmanima bakrom, najveća statistička značajnost među metričkim vrednostima istih
kategorija u različitim koncentracijama, zabeležena je kod dužine i širine trećeg para listova (P
value = 7.1×10-46, P value = 2.5×10-46), kao i pri poređenju prosečnih totalnih dužina izdanaka (P
value = 8.4 × 10-25) (Tabela 11). Statistički najmanji uticaj različitih koncentracija metala
zabeležen je pri poređenju širina prvog para listova, dužina korena i širina četvrtog para listova
(P value = 1.8×10-15, P value = 1.9×10-17 , P value = 7×10-17).
48 | S t r a n a
4.3. BIOMASA
Masa osušenih uzoraka, merena je više puta, do dostizanja stalne vrednosti mase. Zbog
razlika u stopi germinacije između pojedinačnih testova, ukupna suva biomasa korena, stabla i
listova, za svaki triplikatni sistem kontrole i svakog od tretmana različitih koncentracija metala,
standardizovana je na prosečnu suvu biomasu po izdanku, deljenjem ukupne suve biomase
brojem izdanaka u datom sistemu, a potom svedena na prosečnu biomasu po tretmanu.
U tretmanima olovom najmanja prosečna suva biomasa po izdanku, 0.2198 mg, zapažena
je pri najvećoj koncentraciji olova dok je najveća biomasa realizovana u kontroli (0.6626 mg)
(Tabela 12, Grafik 9),. Isti trend dobijen je i u slučaju prosečnih suvih biomasa stabla po
izdanku (0.7321 mg u kontroli i 0.3323 mg pri najvećoj koncentraciji olova). Najveća prosečna
biomasa listova, 11.5880 mg, dobijena je pri koncentraciji od 170 mg/kg, dok je najmanja
vrednost zabeležena pri najvećoj koncentraciji i iznosila je 1.6909 mg. Zahvaljujući
dominantnosti biomase listova pri koncentraciji od 170 mg/kg, ukupna prosečna suva biomasa
po izdanku, najveća je pri toj koncentraciji, a najmanja pri najvećoj koncentraciji olova u
tretmanu.
Grafik 9: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na prosečnu suvu biomasu po izdanku [mg]
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Kontrola 42.5 85 127.5 170 297.5
Ma
sa [
mg
]
Koren Stablo Listovi
49 | S t r a n a
U tretmanima bakrom najveća biomasa korena, postignuta je pri koncentraciji od 72
mg/kg (0.7217 mg) (Tabela 13, Grafik 10), a najmanja pri najvećoj koncentraciji bakra (0.3896
mg). Isti trend promene, zabeležen je i u slučaju prosečne biomase stabla (0.89 mg pri
koncentraciji od 72 mg/kg i 0.3164 mg pri koncentraciji od 126 mg/kg). Najveća biomasa
listova, postignuta je pri koncentraciji od 54 mg/kg (13.2682 mg), usled čega je pri ovoj
koncentraciji najveća i ukupna suva biomasa, dok je najmanja vrednost detektovana pri najnižoj
koncentraciji bakra i iznosila 2.5307 mg.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Kontrola 18 36 54 72 126
Ma
sa [
mg
]
Koren Stablo Listovi
Grafik 10: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na prosečnu suvu biomasu po izdanku [mg]
50 | S t r a n a
4.4. INDEKS TOLERANCIJE
Dobijene vrednosti indeksa tolerancije i njihovi procentualni prikazi, navedeni su u
Tabeli 14, za tretmane olovom i Tabeli 15, za tretmane bakrom.
Lepidium sativum, u tretmanima olovom, nije pokazao redukciju stope klijanja ni u jednoj
koncentraciji tretmana u odnosu na kontrolu. Stimulaciju stope germinacije pokazuje u svim pa i
pri najvećoj koncentraciji olova (84.09% veću od stope germinacije u kontroli), dok pri
koncentraciji od 170 mg/kg bakra pokazuje stimulaciju od čak 104.55% u odnosu na kontrolu.
U tretmanima olovom, u uticaju na osušenu masu listova zapažena je redukcija u svim
posmatranim parametrima, najveća kod listova i korena pri najvećoj koncentraciji olova u
tretmanu (83.16% i 66.82%) a najmanja kod stabla, u koncentracijama od 170 mg/kg (7.58%) i
42.5 mg/kg (11.89%), izuzev u slučaju biomase listova na koncentraciji od 170 mg/kg, gde je
biomasa bila 15.40% veća od kontrolne.
Indeks tolerancije morfometrijskih parametara, varirao je u različitim koncentracijama
olova za različite posmatrane parametre. Najveća inhibicija, zabeležena je kod dužine drugog
para listova pri najvećoj koncentraciji (40.51% u odnosu na kontrolu), dužine četvrtog para
listova pri koncentraciji od 127.5 mg/kg (39.79% u odnosu na kontrolu) i dužine korena pri
najvećoj koncentraciji (34.83% u odnosu na kontrolu). Stimulacija rasta, zabeležena je kod
dužine stabla pri najvećoj koncentraciji (8.92% u odnosu na kontrolu), kao i kod dužina i širina
četvrtog i petog para listova pri koncentraciji od 85 mg/kg (24.58%, 25.43%, 9.39% i 16.52%).
U tretmanima bakrom, u slučaju germinacije semena, zabeležena je stimulacija stope
klijanja u odnosu na kontrolu u svim koncentracijama tretmana, pri tome je najmanja realizovana
stimulacija zabeležena pri koncentraciji od 72 mg/kg (29.17% u odnosu na kontrolu) a najveća
pri najnižoj koncentraciji (47.50%). Stimulacija germinacije u vrednosti od 43.33%, zabeležena
je pri najvećoj koncentraciji bakra u tretmanu. U slučaju indeksa tolerancije baziranog na
biomasi, promena koncentracija bakra u tretmanu nije značajno uticala na varijaciju indeksa
tolerancije koji je pri svim koncentracijama bio blizu nule, a jednak trend promene zabeležen je i
51 | S t r a n a
kod indeksa tolerancije baziranom na biomasi stabla. U slučaju biomase listova, pri
koncentracijama od 18, 54 i 72 mg/kg bakra u tretmanu, zabeležene su pozitivne vrednosti
indeksa tolerancije, što ukazuje na dobijenu biomasu veću od kontrolne, dok se pad u vrednosti
od 7.51% u odnosu na kontrolu, beležio tek pri najvećoj koncentraciji bakra.
U slučaju indeksa tolerancije baziranom na dužini korena, zabeležene su pozitivne
vrednosti (>50% u odnosu na kontrolu) pri koncentracijama od 54 i 72mg/kg, a pri najvećoj
koncentraciji bakra u tretmanu, zabeležena je manja inhibicija (0.44% u odnosu na kontrolu).
Pozitivne vrednosti indeksa tolerancije (>20% u odnosu na kontrolu), zabeležene su pri istim
koncentracijama i u slučaju totalne dužine izdanka, dok je pri najvećim koncentracijama
zabeležena negativna vrednost indeksa tolerancije.
Među indeksima tolerancije za dužine i širine svakog od parova listova, najniže vrednosti
zabeležene su u slučajevima dužine drugog para listova na najvišoj koncentraciji (-40.51%) i
dužine četvrtog para listova na koncentraciji od 127.5 mg/kg (-39.79%), dok su najveće
vrednosti zabeležene kod širine i dužine četvrtog para listova na koncentraciji od 85 mg/kg
(25.43% i 24.58% u odnosu na kontrolu).
52 | S t r a n a
Tabela 14: Indeks tolerancije olova
Olovo [mm]
Dužina
korena
Totalna
dužina
izdanka
Dužina
stabla
1. par listova 2. par listova 3. par listova 4. par listova 5. par listova
Koncentracija Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina
Kontrola 25.7000 84.5000 37.1667 14.2463 6.2710 17.8097 11.9253 20.0447 13.7423 22.5387 14.0483 14.0803 10.4547
TI
42.5 4.4667 -6.8333 -4.7333 -1.0653 -0.1747 -2.2350 -0.5957 -2.6560 -0.8133 -5.1267 -1.0993
17.38 -8.09 -12.74 -7.48 -2.79 -12.55 -4.99 -13.25 -5.92 -22.75 -7.83
85 4.9000 3.1333 -3.0333 -0.9407 -0.4813 0.6240 0.9880 -0.3193 0.7903 5.5410 3.5723 1.3219 1.7267
19.07 3.71 -8.16 -6.60 -7.68 3.50 8.28 -1.59 5.75 24.58 25.43 9.39 16.52
127.5 1.2000 -9.2667 -8.8000 -1.4677 -0.4897 -1.1187 0.1153 1.1697 1.6370 -8.9687 -4.0417
4.67 -10.97 -23.68 -10.30 -7.81 -6.28 0.97 5.84 11.91 -39.79 -28.77
170 -0.3000 6.0667 -5.8000 -0.8420 -0.4490 0.9510 1.6837 4.6610 3.9680 -2.3780 -0.7090 2.1119 0.7735
-1.17 7.18 -15.61 -5.91 -7.16 5.34 14.12 23.25 28.87 -10.55 -5.05 15.00 7.40
297.5 -8.9512 -22.8616 3.3159 -1.4542 0.3735 -7.2145 -4.0333
-34.83 -27.06 8.92 -10.21 5.96 -40.51 -33.82
Olovo [g] %
Koren Stablo Listovi Germ. Koncentracija
Kontrola 0.6626 0.7321 10.0420 36.67%
TI
42.5 -0.1741 -0.0871 -1.7429 26.67%
-26.27 -11.89 -17.36 72.73
85 -0.2892 -0.1257 -2.4153 29.17%
-43.65 -17.17 -24.05 79.55
127.5 -0.1732 0.4231 -1.9315 5.83%
SV u kontroli
-26.14 57.80 -19.23 15.91
170 -0.1641 -0.0555 1.5461 38.33%
TI
-24.76 -7.58 15.40 104.55
297.5 -0.4427 -0.3998 -8.3510 30.83%
TI [% u odnosu na kontrolu]
-66.82 -54.62 -83.16 84.09
53 | S t r a n a
Tabela 15: Indeks tolerancije bakra
Bakar
[mm]
Dužina
korena
Totalna
dužina
izdanka
Dužina
stabla
1. par listova 2. par listova 3. par listova 4. par listova 5. par listova
Koncentracija Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina
TI
Kontrola 25.7000 84.5000 37.1667 14.2463 6.2710 17.8097 11.9253 20.0447 13.7423 22.5387 14.0483 14.0803 10.4547
18
-2.6667 -5.2000 -6.4667 0.5707 1.1003 -0.7480 0.5063 -1.9987 -0.7370 0.9387 2.3333 11.6013 6.7600
-10.38 -6.15 -17.40 4.01 17.55 -4.20 4.25 -9.97 -5.36 4.16 16.61 82.39 64.66
36
1.5333 -11.9667 -7.0667 -2.2123 -0.5473 -2.3513 -1.5613 -3.7807 -2.0790 -8.1690 -4.7767
5.97 -14.16 -19.01 -15.53 -8.73 -13.20 -13.09 -18.86 -15.13 -36.24 -34.00
54
12.8667 17.4667 -1.3667 -1.0273 0.6710 0.8563 0.1703 1.2067 0.7407 1.9107 1.6977
50.06 20.67 -3.68 -7.21 10.70 4.81 1.43 6.02 5.39 8.48 12.08
72
12.8667 17.4667 -1.3667 -1.0273 0.6710 0.8563 0.1703 1.2067 0.7407 1.9107 1.6977
50.06 20.67 -3.68 -7.21 10.70 4.81 1.43 6.02 5.39 8.48 12.08
126
-0.1123 -16.2403 1.5701 -0.2676 0.8952 -4.6477 -2.4889 -13.3847 -9.1923
-0.44 -19.22 4.22 -1.88 14.28 -26.10 -20.87 -66.77 -66.89
Bakar [g] %
Koren Stablo Listovi Germ.
Koncentracija
TI
Kontrola 0.6626 0.7321 10.0420 36.67%
18 0.6595 0.5573 10.9320 84.17%
0.00 -0.17 0.89 47.50%
36
0.5732 0.6223 7.5553 70.00%
-0.09 -0.11 -2.49 33.33%
54 0.6253 0.6588 13.2682 77.50%
SV u kontroli
-0.04 -0.07 3.23 40.83%
72 0.7217 0.8900 12.0066 65.83%
TI
0.06 0.16 1.96 29.17%
126 0.3896 0.3164 2.5307 80.00%
TI [% u odnosu na kontrolu]
-0.27 -0.42 -7.51 43.33%
54 | S t r a n a
4.5. AKUMULACIJA METALA
4.5.1. AKUMULACIJA OLOVA I BAKRA U TRETMANIMA OLOVOM
U tretmanima različitim koncentracijama olova, analizirana je akumulacija olova i bakra,
u korenu, stablu i listovima, ponaosob. Akumulacija olova u kontroli i pri tretmanu najmanjom
koncentracijom olova (42.5 mg/kg), nije zabeležena (Tabela 16, Grafik 12). Akumulacija se, sa
povećanjem koncentracije olova u tretmanu, povećavala progresivnim trendom, od 90.2109
mg/kg pri koncentraciji od 85 mg/kg, do 587.1424 mg/kg pri koncentraciji od 295.5 mg/kg, sa
izuzetkom koncentracije od 127.5 mg/kg olova, na kojoj je zabeležena akumulacija bila 40.4494
mg/kg. Najveća akumulacija olova, zabeležena je u korenu, dok akumulacija u stablu i listovima
nije detektovana, izuzev pri najvećoj koncentraciji olova na kojoj je detektovano 39.9659 mg/kg
u listovima.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Kontrola 42.5 85 127.5 170 297.5
Ak
um
ula
cija
met
ala
[m
g/k
g]
Koncentracija metala u tretmanu [mg/kg]
Koren
Stablo
Listovi
Grafik 12: Uticaj različitih koncentracija olova na akumulaciju olova
55 | S t r a n a
Bioakumulacioni faktor (BF), u vrednosima većim od 1, ukazuje na to da je biljka
akumulator metala i da u svojim tkivima akumulira koncentracije veće od koncentracije metala u
podlozi na kojoj raste (Baker, 1981), prema čemu se može zaključiti da je vrsta Lepidium
sativum, akumulator olova i da akumulirana koncentracija raste sa povećanjem koncentracije
metala u tretmanu (Grafik 13), a svoj maksimum dostiže pri najvećoj koncentraciji olova i ima
vrednost 1.9736.
Translokacioni faktor (TF), ukazuje na sposobnost transportovanja metala iz korena u
nadzemne delove biljke (stablo i listove), a njegove visoke vrednosti, ukazuju na dobru
fitoekstratibilnost i značajnost u fitoremedijacionoj primeni (Salt et al., 1998). Niske vrednosti
translokacionog faktora u slučaju translokacije olova, zabeležene su samo pri najvećoj
koncentraciji olova u tretmanu (0.073) i ukazuju na slabu sposobnost translokacije olova iz
korena u nadzemne delove biljke.
Najveće koncentracije olova, detektovane su u korenu i to, najmanja, 90.2109 mg/kg, pri
koncentraciji od 85 mg/kg, i najveća, 587.1424 mg/kg, pri koncentraciji od 297.5 mg/kg, sa
bioakumulacionim faktorom u vrednosti od 1.9736, dok je u slučaju stabla i listova, akumulacija
zabeležena samo pri najvećim koncentracijama olova (39.9659 mg/kg).
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
42.5 85 127.5 170 297.5
Vre
dn
ost
BF
i T
F
Koncentracija olova u tretmanu [mg/kg]
BF
TF
Grafik 13:Bioakumulacioni i translokacioni faktor olova
56 | S t r a n a
Rast koncentracije olova u tretmanu, vodio je smanjenju akumulacije bakra (Tabela 17,
Grafik 14), pa je tako najveća akumulacija bakra zabeležena u kontroli (171.9099 mg/kg u
korenu i 71.3717 mg/kg u stablu), a najmanja koncentracija bakra, detektovana samo u listovima
pri najvećoj koncentraciji olova (10.5862 mg/kg) (Grafik 15).
0
100
200
300
400
500
600
700
Kontrola 42.5 85 127.5 170 297.5Ko
nce
ntr
acija
aku
mu
liran
og
me
tala
[m
g/k
g]
Koncentracija olova u tretmanu [mg/kg]
Olovo
Bakar
Grafik 14: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na ukupnu akumulaciju olova i bakra
-50
0
50
100
150
200
250
300
Kontrola 42.5 85 127.5 170 297.5
Aku
mu
liran
a ko
nce
ntr
acija
b
akra
[m
g/k
g]
Koncentracija olova u tretmanu [mg/kg]
Koren
Stablo
Listovi
Grafik 15: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na ukupnu akumulaciju bakra
57 | S t r a n a
4.5.2. AKUMULACIJA BAKRA I OLOVA U TRETMANIMA BAKROM
Akumulacija bakra u korenu, raste sa rastom koncentracije istog u tretmanima.
Najveća akumulacija bakra u korenu, zabeležena je pri koncentraciji od 72 mg/kg i iznosila je
446.0865 mg/kg, dok je najmanja koncentracija bakra u korenu zabeležena pri najmanjoj
koncentraciji bakra u tretmanu (214.7095 mg/kg) (Tabela 18). U slučaju akumulacije u stablu,
koncentracija bakra opadala je sa rastom koncentracije metala u tretmanu, pa je tako najveća
zabeležena koncentracija bakra registrovana pri najmanjoj koncentraciji metala u tretmanu
(136.9493 mg/kg), dok pri najvećim koncentracijama bakar u stablu nije detektovan. Najmanja
detektovana vrednost akumulacije u stablu, zabeležena je pri koncentraciji od 54 mg/kg.
Akumulacija u listovima, slično akumulaciji u korenu, raste sa povećanjem koncentracije metala
u tretmanu i pada tek pri najvećoj koncentraciji bakra. Najmanja detektovana akumulacija bakra
u listovima, 18.1320 mg/kg, registrovana je pri najvećoj koncentraciji metala u tretmanu, dok je
najveća akumulacija, 49.7760 mg/kg, zabeležena pri koncentraciji od 72 mg/kg (Grafik 16).
Bioakumulacioni faktor bakra pada sa rastom koncentracije metala u tretmanima.
Najveća realizovana vrednost, beleži se pri koncentraciji od 18 mg/kg i iznosi 21.1643 (Grafik
17), dok je najmanja vrednost zabeležena pri najvećoj koncentraciji bakra u tretmanu (2.3074).
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
Kontrola 18 36 54 72 126
Aku
mu
laci
ja b
akra
[m
g/k
g]
Koncentracija bakra u tretmanima [mg/kg]
Koren
Stablo
Listovi
58 | S t r a n a
0
5
10
15
20
25
18 36 54 72 126
Vre
dn
ost
BF
i T
F
Koncentracija bakra u tretmanu [mg/kg]
BF
TF
0
100
200
300
400
500
600
Kontrola 18 36 54 72 126
Ko
nce
ntr
aci
je a
ku
mu
lira
nih
met
ala
[m
g/k
g]
Koncentracija bakra u tretmanu [mg/kg]
Bakar
Olovo
Nizak translokacioni faktor, ukazuje na nedostatak mehanizama za metalnu
homeostazu visokih koncentracija bakra, pa iako akumulacije u nadzemnim delovima ima,
transport bakra iz korena u nadzemne delove nije visok, u odnosu na količinu metala u korenu. S
obzirom na to da je bioakumulacioni faktor, na koncentracijama manjim od 36 mg/kg bakra u
zemljištu, veći od 1000% (>21 na koncentraciji od 18 mg/kg i >10 na koncentraciji od 36
mg/kg).
Promena koncentracija bakra, nije značajno uticala na akumulaciju olova, pa je tako
akumulacija olova zabeležena pri koncentraciji od 36 mg/kg bakra i iznosila 5.4643 mg/kg, kao i
u listovima, pri najvišoj koncentraciji bakra u tretmanu, sa zabeleženom vrednošću od 0.8757
mg/kg (Grafik 18).
Grafik 17: Bioakumulacioni i translokacioni factor bakra
Grafik 18: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na ukupnu akumulaciju bakra i olova
59 | S t r a n a
4.6. ZAJEDNICA MIKROORGANIZAMA KONTAMINIRANE ZEMLJE
Uzorci zemlje, uzeti iz četiri koncentracije tretmana olovom (42.5 mg/kg, 85 mg/kg,
127.5 mg/kg i 170 mg/kg) na dan postavljanja eksperimenta i tokom četiri naredne nedelje,
zasejavani su na čistom hranljivom agru i hranljivom agru sa dodatim olovom iste koncentracije
kao i koncentracija olova u tretmanu uzetog uzorka i inkubirani 48h na 30 °C, nakon čega je
preko broja formiranih kolonija određen ukupan broj mikroorganizama (HA) i ukupan broj
mikroorganizama tolerantnih na određene koncentracije olova (HA+Pb).
Najveći broj mikroorganizama na hranljivom agru (HA) na dan postavljanja ekperimenta,
zabeležen je pri najmanjoj koncentraciji olova i izosio je 2.82 × 107 (Tabela 20, Grafik 19).
Brojnost mikroorganizama, padala je sa povećanjem koncentracije metala u tretmanu
(Pb1>Pb2>Pb3>Pb4). Opšti trend promene ukupne brojnosti bio je rastući u svim
koncentracijama uzorkovane zemlje, pa je tokom četvrte nedelje najveća brojnost od 1.32 × 108
ćelija dostignut pri najnižoj koncentraciji olova a najmanja brojnost (2.22 × 107) pri najvećoj
koncentraciji olova u tretamnu zemlje (Pb1>Pb3>Pb2>Pb4).
0.00E+00
2.00E+08
4.00E+08
6.00E+08
8.00E+08
1.00E+09
1.20E+09
1.40E+09
Prvi dan 1. nedelja 2. nedelja 3. nedelja 4. nedelja
Uku
pan
bro
j mik
roo
rgan
izam
a
42.5
85
127.5
170
Grafik 19: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na promenu ukupnog broja mikroorganizama
60 | S t r a n a
Na hranljivom agru sa dodatim olovom, u cilju selekcionisanja mikroorganizama koji mogu
tolerisati date koncentracije olova, najveća brojnost na dan postavljanja eksperimenta zabeležena
je u uzorku iz koncentracije tretmana zemljišta od 127.5 mg/kg i iznosila je 2.92 × 107 dok je
najmanja brojnost zabeležena pri najvećoj koncentraciji tretiranog zemljišta (1.41 × 106).
Brojnost mikroorganizama tokom četvrte nedelje, bila je najveća pri najnižoj koncentraciji olova
u tretiranom zemljištu i iznosila je 1.41 × 106 dok je najmanja brojnost zabeležena pri najvećoj
koncentraciji olova u tretiranom zemljištu gde je broj mikroorganizama tolerantnih na 170 mg/kg
olova u životnoj sredini iznosio 1.04 × 106 (Tabela 21, Grafik 20).
0.00E+00
2.00E+08
4.00E+08
6.00E+08
8.00E+08
1.00E+09
1.20E+09
1.40E+09
1.60E+09
1.80E+09
Prvi dan 1. nedelja 2. nedelja 3. nedelja 4. nedelja
Uku
pan
bro
j mik
roo
rgan
izam
a
42.5
85
127.5
170
Grafik 20: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg]na promenu broja metalotolerantnih mikroorganizama
61 | S t r a n a
5. DISKUSIJA
Teški metali poput olova, nikla, kadmijuma, bakra, kobalta, hroma ili žive, značajni su
zagađivači životne sredine sa evidentnim toksičnim efektima na biljke, od inhibicije klijanja,
rasta, prinosa biomase pa do transfera metala do viših trofičkih nivoa i destrukcije ekosistema
preko efekata na lance ishrane (Kumar-Sethy and Ghosh, 2013). Olovo, kao ekotoksikološka
opasnost, svoje fitotoksične efekte normalno ispoljava kroz uticaj na morfologiju i fiziologiju
samog semena, a potom i čitave biljke. Inhibicija germinacije, izduživanje korena, rast biljke,
transpiracija i produkcija hlorofila kao esencijalnog makromolekula biljke, samo su najvažniji u
nizu toksičnih efekata ovog metala (Pourrut et al., 2011). Bakar, slično olovu, u povišenim
koncentracijama u životnoj sredini, vodi redukciji stope germinacije kroz produkciju reaktivnih
vrsta kiseonika (ROS) (Pena et al., 2011). Istraživanja rađena na vrsti Lepidium sativum L., kao i
na drugim, srodnim vrstama familije Brassicaceae, pokazala su da fitotoksične manifestacije na
nivou morfoloških i morfometrijskih promena u prvim nedeljama razvoja biljke nisu zabeležene
(Szczodrowska et al., 2016), što je zabeleženo i tokom ovog istraživanja.
Međutim, pojedina istraživanja (Wierzbicka and Obidzinska, 1998), pokazala su da
povišene koncentracije teških metala, među njima i olova, mogu stimulisati germinaciju semena,
zahvaljujući sposobnosti jona olova da prolaze kroz opnu semena i menjaju permeabilnost
membrane, stimulišući time imbibiciju vode s unutrašnje strane membrane i dovodeći do
povoljnijih uslova za germinaciju semena u najranijoj fazi klijanja. Istraživanja germinacije
semena na vrstama Lens culinaris i Pisum sativum, u tretmanim povišenim koncentracijama
olova, pokazivala su stimulaciju germinacije semena upravo baziranoj na stimulaciji usvajanja
vode (Stratu et al., 2010). Zahvaljujući ovom fenomenu, istraživanja u domenu primenjene
nanotehnologije danas su ustremljena na dizajniranje i optimizaciju nanočestica čije su metali
sastavni elementi, sa ciljem stimulisanja germinacije semena i promocije rasta (Khodakovskaya
et al., 2009).
Tokom ovog istraživanja, fitotoksični efekti tretamana olovom i bakrom na nivou uticaja
na germinaciju semena nisu zabeleženi. Stopa germinacije na različitim koncentracijama olova,
nije pokazala pravilnu promenu sa rastom koncentracije tretmana a četiri od pet koncentracije
62 | S t r a n a
pokazivale su veću germinaciju od kontrole (Pb5>Pb4>Pb2>Pb1>Kontrola>Pb3). U slučaju
tretmana bakrom, pravilna promena sa rastom koncentracije takođe nije uočena
(Cu1>Cu3>Cu4>Cu2>Cu5) a sve koncentracije tretmana pokazivale su veću stopu germinacije u
odnosu na kontrolu.
Promena totalne dužine klijanaca, kako u slučaju tretmana olovom, tako i kod tretmana
bakrom, nije pokazivala redukciju u dužini zavisnu od rasta koncentracije metala u tretmanima,
što je zabeleženo i kod promena dužina korena i stabla. Totalna dužina korena u tretmanima
olovom, menjala se redom Pb4>Pb2>Pb1>Pb>3>Kontrola>Pb5, dok je promena totalne u
tretmanima bakrom bila Cu4>Cu3>Cu1>Cu2>Kontrola>Cu5, iz čega se može zaključiti da je
posledica fitotoksičnog efekta mogla biti uočena tek pri najvišim koncentracijama olova i bakra.
Uticaj na izduživanje korena nije se mogao uočiti kroz smanjenje dužine sa povećanjem
koncentracije, pa je tako u slučaju olova najveća dužina zabeležena pri koncentraciji od 85
mg/kg a najmanja pri najvišoj koncentraciji, dok je u slučaju bakra najveća dužina korena bila pri
četvrtoj rastućoj koncentraciji (72 mg/kg) a najmanja pri najnižoj koncentraciji bakra. Promena
dužine i širine svakog od odvojenih parova listova, varirala je pri svim koncentracijama tretmana
metalima, bez jasno uočljivog trenda promene.
ANOVA Single Factor statistička analiza, pokazala je prisustvo statističke zavisnosti
promene morfometrijskih parametara sa promenom koncentracije olova i bakra u tretmanima.
Klaster analize koje bi pokazale tačan način uticanja promene koncentracije metala u tretmanu
na morfometrijske varijacije u ovom istraživanju nisu rađene. S obzirom da trend uticaja nije
manifestovan kroz naglašenu fitotoksičnost, stabilnost rasta i razvoja mogla bi se pripisati
postojanju efikasnog sistema za homeostazu metala (Clemens et al., 2002).
Biomasa osušenih uzoraka, značajniju redukciju pokazivala je tek na najvišim
koncentracijama olova i bakra. Ukupna biomasa u tretmanima olovom, menjala se redom:
Pb4>Kontrola>Pb3>Pb1>Pb2>Pb5, a biomasa bakra: Cu3>Cu4>Cu1>Kontrola>Cu2>Cu5.
Indeks tolerancije, određen na osnovu parametara rasta klijanaca u kontroli i pri
različitim koncentracijama metala, u ovom slučaju, jasno ukazuje da metalna toksičnost na nivou
stope germinacije ne postoji, što rezultira stabilnom populacionom broju ove vrste na područjima
opterećim olovom ili bakrom, a varijacija i neznatna redukcija biomase detektovane pri
63 | S t r a n a
različitim koncentracijama tretmana, ukazuju na to da bi L. sativum mogao biti značajan
potencijal u procesima fitoremedijacije, sa stanovišta tolerancije povišenih koncentracija olova i
bakra.
Ispitivana akumulacija metala, pokazala je da je akumulacija olova najveća u korenu i da
raste sa porastom koncentracije metala u podlozi, što je u saglasnosti sa ranijim istraživanjima
akumulacije olova kod ove vrste (Kiayee et al., 2012) u kojima je akumulirana količina olova u
korenu nakon 30 dana pri koncentraciji od 300 mg/kg bila 52.62 ppm, dok je u nadzemnim
delovima ona iznosila 20.25 ppm. Akumulacija olova u ovom istraživanju, bila je najveća pri
najvećoj koncentraciji olova a najmanja pri najnižoj koncentraciji olova u tretmanu
(Pb5>Pb4>Pb2>Pb1).
Akumulacija bakra, rasla je u korenu sa porastom koncentracije bakra u tretmanu, dok je
akumulacija u nadzemnim delovima padala. Bioakumulacini faktor bakra, padao je sa rastom
koncentracije tretmana. Oba zapažanja o akumulaciji bakra, u saglasnosti su sa ranijim
istraživanjima rađenim sa ovom vrstom (Szczodrowska et al., 2016). Prema tome, Lepidium
sativum se može smatrati dobrim akumulatorom bakra (Zayed et al., 1998), sa dobrim
fitoekstrakcionim (Salt et al., 1998) i fitostabilizacionim osobinama, pa je prema tome primenjiv
fitoremedijator u sanaciji zemljišta čija koncentracija bakra ne prelazi 36 mg/kg, kao i solidan
fitostabilizator bakra pri većim koncentracijama.
Od velikog značaja za objašnjavanje visokog praga tolerantnosti visokih koncentracija
olova i odsustva fitotoksičnih efekata na stopu germinacije i rast i razvoj klijanaca, mogla bi biti
i analizirana zajednica mikroorganizama zemljišta kontaminiranog ovim metalom. Evidentno
prisustvo zajednice mikroorganizama postojane i pri najvišim koncentracijama olova u zemljištu
čiji je broj nakon 48h inkubacije na 30 °C na hranljivom agru sa olovom ukazivao na brojnost
reda veličine većim od 1 × 106 ćelija po gramu zemlje na dubini rasta korena, govori o postojanju
metalotolerantne zajednice koja bi nizom saradničkih odnosa mogla uticati zaštitno i
stimulativno na biljke koje rastu u njihovom prisustvu. Kao sastavni deo rizosfere, često je
prisutna karakteristična zajednice mikroorganizama poznatija kao PGPR (Plant Growth
Promoting Rhizobacteria), definisana kao grupa bakterija koja živi u zoni rizosfere i ima
pozitivno delovanje na biljke, ogledano kroz poboljšanje zdravlja, stimulaciju rasta i redukciju
64 | S t r a n a
stresa i faktora bolesti (Solano et al., 2008). PGPR zajednica pokazuje veliku tolerantnost na
visoke koncentracije teških metala a sama se može podeliti na grupe: Simbiotske i
slobodnoživeće, koje obuhvataju predstavnike rodova Azotobacter, Azospirillum, Pseudomonas,
Acetobacter i Bacilli, a o kojima bi se u uvom istraživanju moglo raditi, s obzirom da je uzorak
analizirane zemlje u kojima su metalotolerantne grupe pronađene uzet iz sire oblasti rasta korena
a ne iz oblasti rizosfere. Tokom rasta i razvoja biljke, one iz svojih korena oslobađaju specifična
jedinjenja koja stimulišu zajednicu mikroorganizama koja, zauzvrat, indukuje rast i razvoj
direktno, nakon penetracije ćelija mikroorganizama u korenov sistem, delujući iznutra, ili
indirektno, produkcijom jedinjenja koja će preko korena biti usvojena i tako manifestovati svoja
delovanja (Solano et al., 2008). Inokulacija zemljišta tokom fitoremedijacije suspenzijom
izolovanih grupa PGPR pokazala je stimulativno dejstvo na rast i razvoj biljke kao i zaštitno
delovanje na nivou redukcije toksičnog dejstva metala kroz redukciju translokacije u nadzemne
delove (kada su simbiotske PGPR u pitanju koje, u svojim ćelijama, gomilaju metale,
sprečavajući time da iz njihovih ćelija odlaze iz korena) ili stimulisanje molekularnih
mehanizama hiperakumulacije u nadzemnim delovima (Camci-Cetin et al., 2011). Izolacija i
karakterizacija predstavnika PGPR u ovom istraživanju nije rađena.
Vrsta Lepidium sativum L. mogla bi biti uzeta u obzir kao potencijalni fitoremedijator
u sanaciji povišenih kocentracija olova i bakra u zemljištu.. Istraživanja na polju otkrivanja i
objašnjavanja mehanizama hiperakumulacije i metalotolerancije, kao i mehanizama koji bi ove
procese poboljšali do mere u kojoj bi, ova inače jestiva vrsta sa izvesnim potencijalom koji se
može vidite kroz metalotolerantnost stope klijanja na visokim koncentracijama metala u podlozi,
čime populacija vrste ne gubi na gustini, pa prema tome, u globalu, ni na biomasi dok je
akumulacija i fitostabilizaciona aktivnost takođe evidentna (1 < BF korena < 2000), mogla biti i
praktično tehnološki primenjivana u procesima fitoremedijacione sanacije područja
kontaminiranih teškim metalima. Takođe, vrsta pokazuje dobre efekte saradničkih odnosa sa
metalotolerantnom zajednicom mikroorganizama, pa bi u daljem fokusu istraživanja, osim samih
fitoremedijacionih mehanizama ove vrste, od ogromnog značaja mogla biti i izolacija i
karakterizacija PGPR iz kontaminiranog zemljišta kao i interakcija biljka-mikroorganizmi
zemljišta, u cilju što većeg unapređenja i korišćenja postojećih potencijala.
65 | S t r a n a
6. ZAKLJUČCI
Prema rezultatima ovog istraživanja, može se zaključiti da:
1. Povećanje koncentracija olova i bakra ne utiče negativno na stopu germinacije semena te
stoga nema fitotoksičnih efekata u fazi klijanja. Stopa germinacije, bila je veća sa rastom
koncentracije metala u tretmanu.
2. Uticaj različitih koncentracija olova i bakra na morfometrijske varijacije korena, stabla i
listova, značajan je statistički u funkciji zavisnosti od koncentracije, a trend promene
morfometrijskih parametara ne ilustruje fitotoksične efekte redukcije u metrici samih
parametara.
3. Uticaj različitih koncentracija olova i bakra na suvu biomasu, varirao je bez pokazivanja
nedvosmislenog trend smanjenja, izuzev pri najvišim koncentracijama metala.
4. Indeks tolerancije, u oba slučaja tretmana metalima, pokazuje visoku tolerantnost stope
germinacije na promenu koncentracije metala u podlozi.
a. U tretmanima olovom, indeks tolerancije baziran na biomasi pada, dok indeks
tolerancije baziran na morfometrijskim parametrima varira od pozitivnog do
negativnog bez jasnog trenda promene, izuzev pri najvećim koncentracijama gde je
zabeleženo više negativnih vrednosti.
b. U tretmanima bakrom, indeksi tolerancije bazirani na biomasi i morfometrijskim
promenama nisu beležili značajan trend promene, što ukazuje na stabilnu
toleranciju bakra.
5. Akumulacija olova, zabeležena je u korenu, sa rastućim faktorom bioakumulacije većim
od 1 čak i pri najvećim koncentracijama metala, što ukazuje na potencijal vrste u
fitostabilizaciji olova u podlozi. Translokacija u nadzemne delove nije bila značajna.
6. Akumulacija bakra, zabeležena je u svim odvojenim elementima biljke, pri tome je bila
najveća u korenu i rasla je sa rastom koncentracija metala, dok je u stablu i listovima
padala. Ukupni bioakumulacioni faktor padao je sa rastom koncentracije metala a visok
translokacioni faktor ukazuje na veliki potencijal ove vrste u fitoremedijacionoj sanaciji
zemljišta kontaminiranog bakrom.
66 | S t r a n a
7. U zemlji tretiranoj olovom, zabeleženo je prisustvo metalotolerantnih mikroorganizama.
67 | S t r a n a
7. PRILOG
Tabela 8: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na stopu germinacije i prosečnu visinu izdanka [mm]
Olovo Koncentracija [mg/kg]
Nedelja Kontrola 42.5 85 127.5 170 297.5
1
% germinacije 25.00% 35.00% 43.33% 17.50% 45.00% 55.83%
SV 27.9415 31.2972 31.7281 27.8333 25.2141 34.0193
SD ±5.2941 ±3.4166 ±1.9050 ±2.2546 ±3.5280 ±3.9829
2
% germinacije 33.33% 58.33% 61.67% 36.67% 70.00% 62.50%
SV 35.5272 34.6958 35.1005 34.0212 31.9516 40.7355
SD ±3.1816 ±2.5450 ±2.1932 ±6.9525 ±3.4808 ±4.7525
3
% germinacije 33.33% 62.50% 64.17% 40.00% 72.50% 65.83%
SV 39.5667 39.8557 38.2046 36.7282 39.7441 47.6037
SD ±2.2279 ±0.8330 ±1.3446 ±2.3775 ±4.3028 ±5.6509
4
% germinacije 33.33% 62.50% 64.17% 40.00% 72.50% 67.50%
SV 50.4444 45.0758 47.6562 46.6547 58.9753 51.2014
SD ±8.6781 ±4.0135 ±4.3980 ±7.4417 ±1.5949 ±5.3477
5
% germinacije 36.67% 63.33% 65.83% 42.50% 75.00% 67.50%
SV 62.7653 66.0278 69.3821 64.2365 75.4896 57.9497
SD ±13.2173 ±2.1986 ±2.7415 ±4.4971 ±0.6096 ±9.7241
6
% germinacije 36.67% 63.33% 65.83% 42.50% 75.00% 67.50%
SV 72.0986 77.6661 85.6402 74.754 87.9554 62.0601
SD ±17.7887 ±0.9378 ±2.4760 ±1.2211 ±2.5677 ±11.2115
68 | S t r a n a
Tabela 9: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na stopu germinacije i prosečnu visinu izdanka [mm]
Bakar Koncentracija [mg/kg]
Nedelja Kontrola 18 36 54 72 126
1
% germinacije 25.00% 70.83% 55.83% 62.50% 56.67% 35.00%
SV 27.9415 24.9378 27.334 24.1594 24.8506 33.2990
SD ±5.2941 ±1.5452 ±4.7038 ±2.8405 ±3.4904 ±2.2674
2
% germinacije 33.33% 82.50% 70.00% 74.17% 63.33% 53.33%
SV 35.5272 29.8463 33.9761 28.7692 31.5368 38.6401
SD ±3.1816 ±3.3357 ±1.0703 ±2.0255 ±2.9244 ±3.7971
3
% germinacije 33.33% 84.17% 70.00% 77.50% 65.83% 67.50%
SV 39.5667 35.5738 35.4424 34.5361 33.7143 48.3903
SD ±2.2279 ±3.4210 ±0.7777 ±3.2316 ±1.7637 ±5.8680
4
% germinacije 33.33% 84.17% 70.00% 77.50% 65.83% 80.00%
SV 50.4444 46.7862 42.4863 47.266 43.697 56.5041
SD ±8.6781 ±5.9286 ±0.9949 ±5.3996 ±4.4005 ±3.6961
5
% germinacije 36.67% 84.17% 70.00% 77.50% 65.83% 80.00%
SV 62.7653 68.8476 62.2905 71.7478 89.6657 58.9621
SD ±13.2173 ±1.5017 ±0.4245 ±3.7426 ±1.7617 ±5.0091
6
% germinacije 36.67% 84.17% 70.00% 77.50% 65.83% 80.00%
SV 72.0986 79.5238 72.9667 82.5473 100.7506 68.2597
SD ±17.7887 ±0.9749 ±0.7095 ±3.3567 ±1.6599 ±5.3797
69 | S t r a n a
Tabela 10: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na morfometrijske varijacije [mm]
Olovo Dužina korena
Totalna dužina
izdanka
Dužina stabla
1. par listova 2. par listova 3. par listova 4. par listova 5. par listova
[mg/kg] Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina
Kontrola SV 25.7000 84.5000 37.1667 14.2463 6.2710 17.8097 11.9253 20.0447 13.7423 22.5387 14.0483 14.0803 10.4547
±SD 7.2595 17.8668 7.5342 1.6199 0.5122 1.7318 1.3077 2.9705 3.2826 3.6377 3.5709 2.6435 2.3916
42.5 SV 30.1667 77.6667 32.4333 13.1810 6.0963 15.5747 11.3297 17.3887 12.9290 17.4120 12.9490
±SD 7.2876 6.1157 4.4232 1.3692 0.8773 1.7474 1.2624 2.1629 2.1690 3.0080 2.6019
85 SV 30.6000 87.6333 34.1333 13.3057 5.7897 18.4337 12.9133 19.7253 14.5327 28.0797 17.6207 15.4023 12.1814
±SD 10.8265 16.6909 2.8975 1.7635 1.0642 5.2862 3.4278 4.3106 3.0142 6.5798 3.6764 0.5728 0.6901
127.5 SV 26.9000 75.2333 28.3667 12.7787 5.7813 16.6910 12.0407 21.2143 15.3793 13.5700 10.0067
±SD 3.8627 9.4164 2.9998 0.8396 0.5791 2.8354 2.5022 3.6171 2.9163 0.4584 0.1752
170 SV 25.4000 90.5667 31.3667 13.4043 5.8220 18.7607 13.6090 24.7057 17.7103 20.1607 13.3393 16.1923 11.2282
±SD 7.1419 15.4332 4.5900 1.3746 0.7136 3.1054 2.2096 5.9362 2.8261 4.1567 3.4826 0.9754 0.8267
297.5 SV 16.7488 61.6384 40.4825 12.7921 6.6445 10.5952 7.8920
±SD 3.4455 11.1813 3.7914 1.5969 0.5812 2.8734 1.7244
P-value 4.8E-10 1.7E-12 4.5E-15 0.00023 2.1E-05 6.4E-23 2.9E-20 2.8E-09 1.2E-08 9.9E-28 1.3E-15 0.00336 0.01281
SV – Srednja vrednost SD – Standardma devijacija P value – P vrednost dobijena Single Factor ANOVA statističkom analizom
70 | S t r a n a
Tabela 11: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na morfometrijske varijacije[mm]
Bakar Dužina korena
Totalna dužina
izdanka
Dužina stabla
1. par listova 2. par listova 3. par listova 4. par listova 5. par listova
[mg/kg] Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina Dužina Širina
Kontrola
SV 25.7000 84.5000 37.1667 14.2463 6.2710 17.8097 11.9253 20.0447 13.7423 22.5387 14.0483 14.0803 10.4547
±SD 7.2595 17.8668 7.5342 1.6199 0.5122 1.7318 1.3077 2.9705 3.2826 3.6377 3.5709 2.6435 2.3916
18
SV 23.0333 79.3000 30.7000 14.8170 7.3713 17.0617 12.4317 18.0460 13.0053 23.4773 16.3817 25.6817 17.2147
±SD 4.7451 10.1918 3.2072 1.3288 1.5280 1.8239 1.9512 2.6582 2.1228 5.5235 3.8745 0.8713 0.5052
36
SV 27.2333 72.5333 30.1000 12.0340 5.7237 15.4583 10.3640 16.2640 11.6633 14.3697 9.2717
±SD 7.0402 7.1522 2.4262 0.7665 1.0005 2.6582 2.2230 2.7587 2.2976 1.4583 0.9567
54
SV 33.7000 83.7333 32.1667 11.8837 5.5077 19.0680 13.5780 25.5643 17.2110 19.9190 14.5690
±SD 9.0674 11.7383 3.5045 1.1143 0.8571 2.0734 1.5477 6.0757 2.7354 4.6602 3.0483
72
SV 38.5667 101.9667 35.8000 13.2190 6.9420 18.6660 12.0957 21.2513 14.4830 24.4493 15.7460
±SD 7.3611 5.6841 3.2632 1.4275 1.0847 3.0020 1.9885 3.4997 2.0021 3.0057 2.2842
126
SV 25.5877 68.2597 38.7368 13.9788 7.1662 13.1620 9.4364 6.6600 4.5500
±SD 0.8751 5.3797 2.9137 0.4299 0.4447 2.2225 2.0754 0.4751 0.1433
P-value 1.9E-17 8.4E-25 2.3E-18 4.5E-22 1.8E-15 1.8E-23 3.6E-18 7.1E-46 2.5E-46 3.9E-19 7E-17 1.1E-30 8.1E-22
SV – Srednja vrednost SD – Standardna devijacija P value – P vrednost dobijena Single Factor ANOVA statističkom analizom
71 | S t r a n a
Tabela 12: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na prosečnu suvu biomasu po izdanku [mg]
Olovo Prosečna masa po izdanku [mg]
[mg/kg] Koren Stablo Listovi
Kontrola 0.6626 ± 0.4181 0.7321 ± 0.2908 10.0420 ± 5.7798
42.5 0.4885 ± 0.1655 0.6450 ± 0.1500 8.2990 ± 2.3538
85 0.3733 ± 0.0070 0.6064 ± 0.2389 7.6266 ± 0.5569
127.5 0.4894 ± 0.3433 1.1552 ± 0.5883 8.1105 ± 4.1920
170 0.4985 ± 0.0539 0.6766 ± 0.1798 11.5880 ± 3.8405
297.5 0.2198 ± 0.0123 0.3323 ± 0.0743 1.6909 ± 1.1188
Tabela 13: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na prosečnu suvu biomasu po izdanku[mg]
Bakar Prosečna masa po izdanku [mg]
[mg/kg] Koren Stablo Listovi
Kontrola 0.6626 ± 0.4181 0.7321 ± 0.2908 10.0420 ± 5.7798
18 0.6595 ± 0.2621 0.5573 ± 0.4745 10.9320 ± 3.0924
36 0.5732 ± 0.1614 0.6223 ± 0.2477 7.5553 ± 2.1853
54 0.6253 ± 0.2955 0.6588 ± 0.1555 13.2682 ± 3.6731
72 0.7217 ± 0.3791 0.8900 ± 0.3744 12.0066 ± 4.7742
126 0.3896 ± 0.1863 0.3164 ± 0.2626 2.5307 ± 0.8422
72 | S t r a n a
Tabela 16: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na akumulaciju olova
Olovo Koncentracija akumuliranog olova [mg/kg] BF TF
[mg/kg] Koren Stablo Listovi Stablo i listovi Ukupno
Kontrola 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 0.0000 - -
42.5 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
85 90.2109 ± 80.6133 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 90.2109 1.0613 0.0000
127.5 40.4494 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 40.4494 0.3173 0.0000
170 189.2790 ± 12.8366 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 189.2790 1.1134 0.0000
297.5 547.1765 ± 220.5444 0.0000 ± 0.0000 39.9659 ± 29.5322 39.9659 587.1424 1.9736 0.0730
BF – bioakumulacioni factor
TF – translokacioni factor
Tabela 17: Uticaj različitih koncentracija olova [mg/kg] na akumulaciju bakra
Olovo Koncentracija akumuliranog bakra [mg/kg]
[mg/kg] Koren Stablo Listovi Stablo i listovi Ukupno
Kontrola 171.9099 ± 87.0019 71.3717 ± 3.7302 2.9268 ± 0.0000 74.2985 246.2085
42.5 130.2717 ± 20.6429 26.2551 ± 7.7370 7.7922 ± 0.0000 34.0473 164.3189
85 110.2515 ± 16.9700 17.7674 ± 0.9817 0.0000 ± 0.0000 17.7674 128.0189
127.5 114.9423 ± 10.2881 28.1352 ± 12.0504 0.0000 ± 0.0000 28.1352 143.0775
170 96.1142 ± 28.4398 19.4168 ± 3.4623 10.5680 ± 9.1879 29.9848 126.0990
297.5 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 10.5862 ± 11.9317 10.5862 10.5862
73 | S t r a n a
Tabela 18: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na akumulaciju bakra
Bakar Koncentracija bakra [mg/kg] BF TF
[mg/kg] Koren Stablo Listovi Stablo i listovi Ukupno
Kontrola 171.9099 ± 87.0019 71.3717 ± 3.7302 2.9268 ± 0.0000 74.2985 246.2085
18 214.7095 ± 19.8717 136.9493 ± 181.8418 29.2993 ± 18.7235 166.2486 380.9581 21.1643 0.7743
36 295.9805 ± 17.3893 53.3805 ± 12.7692 34.2243 ± 13.9188 87.6049 383.5853 10.6551 0.2960
54 287.5973 ± 48.4635 28.2468 ± 6.3213 39.7555 ± 6.1698 68.0023 355.5996 6.5852 0.2364
72 446.0865 ± 10.6345 31.3265 ± 5.9322 49.7760 ± 16.5145 81.1025 527.1890 7.3221 0.1818
126 272.6034 ± 188.6340 0.0000 ± 0.0000 18.1320 ± 19.5217 18.1320 290.7354 2.3074 0.0665
BF – bioakumulacioni factor
TF – translokacioni factor
Tabela 19: Uticaj različitih koncentracija bakra [mg/kg] na akumulaciju olova
Bakar Koncentracija olova [mg/kg]
[mg/kg] Koren Stablo Listovi Stablo i listovi Ukupno
Kontrola 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 0.0000
18 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 0.0000
36 5.4643 ± 1.3637 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 5.4643
54 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 0.0000
72 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.0000 0.0000
126 0.0000 ± 0.0000 0.0000 ± 0.0000 0.8757 ± 0.0000 0.8757 0.8757
74 | S t r a n a
Tabela 20: Ukupan broj mikroorganizama na hranljivog agru po gramu zemlje
Vreme
HA
Koncentracija tretmana uzorkovane zemlje [mg/kg]
42.5 85 127.5 170
Prvi dan 2.82E+08 1.12E+08 1.16E+08 1.56E+07
1. nedelja 6.58E+08 1.26E+08 2.77E+07 2.40E+08
2. nedelja 4.20E+08 3.40E+08 2.41E+08 8.96E+07
3. nedelja 4.45E+08 8.80E+08 7.10E+08 3.48E+08
4. nedelja 1.32E+09 4.25E+08 5.02E+08 2.22E+08
Tabela 21: Ukupan broj metalotolerantnih mikroorganizama na hranljivom agru sa
olovom po gramu zemlje
Vreme
HA+Pb
Koncentracija tretmana uzorkovane zemlje [mg/kg]
42.5 85 127.5 170
Prvi dan 1.22E+08 1.01E+08 2.92E+08 1.41E+07
1. nedelja 1.57E+09 6.25E+07 5.09E+07 3.70E+07
2. nedelja 2.01E+08 1.60E+08 3.36E+07 2.42E+07
3. nedelja 4.50E+08 2.91E+08 9.08E+07 5.21E+07
4. nedelja 3.22E+08 1.78E+08 1.37E+08 1.04E+07
75 | S t r a n a
Cu (C)
Cu (A) Pb (A)
Pb (B)
Pb (C)
Mikrografija naličja sirovih preparata prvih parova listova vrste Lepidium sativum L.
Kristalne druze olova (levo) pri koncentraciji 297.5 mg/kg i bakra (desno) pri koncentraciji 126 mg/kg, na uvećanjima:
4X (A), 10X (B) i 40X (C).
Izvor: Dalibor Filipović, 2017
Cu (B)
76 | S t r a n a
LITERATURA
Agency fo Toxic Substances and Disease Registry. (1999). Toxicological Profile for Lead. Atlanta: ATSDR. Public Health Service.
Agency for Toxic Substances and Disease Regisrty. (1999). Toxicological Profile for Lead. Atlanta: ATSDR Public Health Service.
Baker, A. (1981). Accumulators and excluders: Strategies in the response of plant to heavy metals. Journal of Plant Nutrition, 3, 643-654.
Bechara, E., Medeiros, M., Monteiro, H., Hermes-Lima, M., Pereira, B., & Demasi, M. (1993). A free radical hypothesis of lead poisoning and inborn porphyrias associated with 5-aminolevulinic acid overload. Quim Nova, 16, 385-392.
Beyersmann, D., & Hartwig, A. (2008). Carcinogenic metal compounds: recent insight into molecular and cellular mechanisms. Arch Toxicol, 82(2), 493-512.
Bobić, V. (2005). Onečišćenje tla naftnim ugljikovodonicima - bioobnova: mogućnosti, učinkovitost, iskustva. Goriva i Maziva, 44(1), 9-34.
Camci-Cetin, S., Namli, A., Kizilkaya, R., & Can-Turgay, O. (2011). Role of Plant Growth Promoting Bacteria and Fungi in Heavy Metal Detoxification. In I. Sherameti, & A. Varma, Detoxification of Heavy Metals (pp. 369-388). Heidelberg: Springer-Verlag.
Centers for Disease control. (1991). Preventing Lead Poisoning in Young children: A statement by the Centers for Disease Control. Atlanta, GA: CDC.
Chaney, R., Malik, M., Brown, S., Brewer, E., Angle, J., & Baker, A. (1997). Phytoremediation of Soil Metals.
Clemens, S., Palmgren, M., & Kramer, U. (2002). A long way ahead: understanding and engineering plant metal accumulation. Trends in Plant Science, 7, 309-315.
Cornell University. (2006). Garden cress. Retrieved September 29, 2017, from Cornell University: http://www.gardening.cornell.edu/homegardening/scene3673.html
Department of Health and Human Services. (2004). Toxicological Profile for Copper. Atlanta, Georgia: Agency for Toxic Substances and Disease Registry.
Ding, W., Hudson, L., & Liu, K. (2005). Inorganic arsenic compounds cause oxidative damage to DNA and protein byinducing ROS and RNS generation in human keratinocytes. Molecular and Cellular Biochemistry, 279(1-2), 105-112.
Dovijanić, P., Janjanin, M., Gajić, I., Radonjić, V., Đorđević, S., & Borjanović, S. (1995). Socijalna medicina sa higijenom i epidemiologijom. Beograd: Zavod za udžbenike i nastavna sredstva.
Duffus, J. (2002). Heavy Metals-a meaningless term? Pure Appl Chem, 74(5), 793-807.
77 | S t r a n a
Environmental Protection Agency. (2017, May 26). Learn about Lead. Retrieved September 28, 2017, from http://www.epa.gov.
Fergusson, J. (1990). The Heavy Elements: Chemistry, Environmental Impact and Health Effects. Oxford: Pergamon Press.
Flora, S., Flora, G., & Saxena, G. (2006). Environmental occurence, health effects and management of lead poisoning. In S. Cascas, & J. Sordo, Lead: Chemistry, Analytical Aspects, Environtental Impacts and Health Effects (pp. 158-228). Netherlands: Elsevier Publications.
Flora, S., Saxena, G., Gautam, P., Kaur, P., & Gill, K. (2007). Lead induced oxidative stress and alterations in biogenic amines in different rat brain regions and their response to combined administration of DMSA and MiADMSA. Chem Biol Interac, 170, 209-220.
Gupta, N., & Kumar, V. (2012). Identification and Isolation of Heavy Metal (Copper) Resistant Bacteria. Archives of Applied Science Research, 4(1), 577-583.
Hamelink, J., Landrum, P., Harold, B., & William, B. (1994). Bioavailability: Psysical, Chemical, and Biological Interactions. Boca Raton: CRC Press.
Henry, J. (2000). An overview of Phytoremediation of Lead and Mercury. Washington, D.C.: U.S. Environmental Protection Agency, Office of Solid Waste and Emergency Response, Technology Innovation office.
Kamal, M., Ghalya, A., Mahmouda, N., & Cote, R. (2004). Phytoaccumulation of heavy metals by aquatic plants. Environmental International, 29, 1029-1039.
Khodakovskaya, M., Dervishi, E., Mahmood, M., Xu, Y., Li, Z., Watanabe, F., et al. (2009). Carbon Nanotubes Are Able To Penetrate Plant Seed Coat and Dramatically Affect Seed Germination and Plant Growth. ACS Nano, 3(10), 3221-3227.
Kiayee, S., Kumleh, A., & Amirossadat, Z. (2012). Phytoextraction of Lead from Soil by Lepidium sativum L. Caspian Journal of Applied Science Research, 1(1), 1-6.
Kobata-Pendia, A. (2001). Trace elements in Soils and Plants. Boca Raton: CRC Press.
Kokyo, O., Tiehue, C., Tao, L., & Hongyan, C. (2014). Study on Application of Phytoremediation Technology in Management and Remediation of Contaminated Soils. Journal of Clean Energy Technologies, 2(3), 216-220.
Kramer, u., Cotter-Howells, J., Charnock, J., Baker, A., & Smith, J. (1996). Free histidine as a metal chelator in plants that accumulate nickel. Nature, 397, 635-638.
Kumar-Sethy, S., & Ghosh, S. (2013). Effect of heavy metals on germination of seeds. Juornal of Natural Science, Biology and Medicine, 4(2), 272-275.
Lanphear, B., Matte, T., & Rogers, J. (1998). The contribution of lead-contaminated house dust and residental soil to children's blood lead levels. A pooled analysis of 12 epidemiologic studies. Environ Res, 79, 51-68.
78 | S t r a n a
Luo, Y., Christie, P., & Baker, A. (2000). Soil solution Zn and pH dynamics in non-rhisosphere soil and in the rhisosphere of Thlaspi caerulescens grown in Zn/Cd-contaminated soil. Chemosphere, 41, 161-164.
Malovac, A. (2017). Odbranjeni master radovi. Retrieved October 11, 2017, from Faculty of Science and Mathematics, University of Nis: http://wpresspmf.pmf.ni.ac.rs/?wpfb_dl=1858
Marschner, H. (1995). Mineral Nutrition of Higher Plant. London: Academic Press.
Mihajilov-Krstev, T. (2011). Radna sveska iz Mikrobiologije. Niš: Univerzitet u Nišu, Prirodno-matematički fakultet.
Natural Resources Conservation Service. (n.d.). Lepidium sativum L. Retrieved September 29, 2017, from Plants USDA: https://plants.usda.gov/core/profile?symbol=LESA2
Nriagu, J. (1989). A global assessment of natural sources of atmospheric trace metals. Nature, 338, 47-49.
Pacyna, J. (1996). Monitoring and assassment of metal contaminants in the air. In L. Chang, L. Magos, & T. Suzuli, Toxicology of Metals (pp. 9-28). Boca Raton: CRC Press.
Pena, L., Azpilicueta, C., & Gallego, S. (2011). Sunflower cotyledons cope with copper stress by inducing catalse subunits less sensitive to oxidation. J Trace Elem Med Biol, 25(3), 125-129.
Pourrut, B., Shahid, M., Dumat, C., Winterton, P., & Pinelli, E. (2011). Lead uptake, toxicity and detoxification in plants. Rev Environ Contam Toxicol, 213, 113-136.
Prasad, M., & Freitas, H. (2003). Metal hyperaccumulation in plants - Biodiversity prospecting for phytoremediation technology. Electronic Journal of Biotechnology, 6(3), 225-321.
Rumsey, D. (2009). Statistics II for dummies. John Wiley & Sons.
Salkind, N. (2012). Statistics for people who (think they) hate statistics: Excel 2010 edition. Sage.
Salt, D., Smith, R., & Raskin, I. (1998). Phytoremediation. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 49, 643-668.
Shallari, S., Schwartz, C., Hasko, A., & Morel, J. (1998). Heavy metals in soils and plants of serpentine and industrial sites of Albania. Sci Total Environ, 133-142.
Solano, B., Maicas, J., & Monero, F. (2008). Physiological and molecula mechanisms of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). In I. Ahmad, J. Pichtel, & S. Hayat, Plant-bacteria interactions (pp. 41-52). Weinheim: Wiley-VCH.
Stern, B. (2010). Essentiality and toxicity in copper health risk assassment: overview, update and regulatory considerations. Toxicol Environ Health, 73(2), 114-127.
Stratu, A., Ramona, L., Naela, C., & Murariu, A. (2010). The influence of certain heavy metals on seed germination at Lens culinaris Medik and Pisum sativum L. Biologie vegetala, 56(2), 25-30.
79 | S t r a n a
Szczodrowska, A., Kulbat, K., Smolinska, B., & Leszczynska, J. (2016). Accumulation of metal ions in selected plants from Brasicaceae and Lamiaceae families. Biotechnology and Food Science, 80(1), 29-42.
Tchounwou , P., Newsome, C., Williams, J., & Glass, K. (2008). Copper-Induced Cytotoxicity and Transciptional Activation of Stress Genus in Human Liver Carcinoma (HepG(2)) Cells. Met Ions Biol Med, 10, 285-290.
Tchounwou, P., Newsome, C., Williams, J., & Glass, K. (2008). Copper-induced cytotoxicity and transcriptioanal actiavion of stress genes in human liver carcinoma cells. Metal Iion Biol Med, 10, 285-290.
Wang, S., & Shi, X. (2001). Molecular mechanisms of metal toxicity and carcinogenesis. Mol Cell Biochem, 222, 3-9.
WHO, FAO, & IAEA. (1996). Trace Elements in Human Nutrition and Health. Geneva: World Health Organisation: Switzerland.
Wierzbicka, M., & Obidzinska, J. (1998). The effect of lead on seed imbibition and germination in different plant species. Plant Science, 137(2), 155-171.
Wilkins, D. (1978). The measurement of tolerance to edaphic factors by means of root growth. New Phytologist, 80, 623-633.
Yashim, Z., Israel, O., & Hannatu, M. (2014). A Study of the Uptake of Heavy Metals by Plants near Metal-Scrap Dumpsite in Zaria, Nigeria. Journal of Applied Chemistry, 1-5.
Yedjou, C., Milner, J., Howard, C., & Tchounwou, P. (2010). Basic apoptotic mechanisms of lead toxicity in human leukemia (HL-60) cells. Intl J Environ Res Public Health, 7(5), 2008-2017.
Zayed, A., Gowthaman, S., & Terry, N. (1998). Phytoaccumulation of trace elements by wetland plants: I. Duckweed. Journal of Envifonmental Quality, 27, 715-721.
80 | S t r a n a
Прилог 5/1
ПРИРОДНO - MАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА
Редни број, РБР:
Идентификациони број, ИБР:
Тип документације, ТД: Монографска
Тип записа, ТЗ: текстуални / графички
Врста рада, ВР: мастер рад
Аутор, АУ: Далибор Филиповић
Ментор, МН: Наташа Јоковић
Наслов рада, НР: Фиторемедијациони потенцијал биљне врсте Lepidium
sativum L.: акумулација олова и бакра из земљишта
Језик публикације, ЈП: српски
Језик извода, ЈИ: енглески
Земља публиковања, ЗП: Р. Србија
Уже географско подручје, УГП: Р. Србија
Година, ГО: 2017.
Издавач, ИЗ: ауторски репринт
Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33.
Физички опис рада, ФО: (поглавља/страна/ цитата/табела/слика/графика/прилога)
79 страна; 21 табела; 20 графика; 8 слика
Научна област, НО: Биологија
Научна дисциплина, НД: Биологија
Предметна одредница/Кључне речи, ПО: Lepidium sativum, фиторемедијација, тешки метали,
олово, бакар
УДК
561.288 : 502.52 + 546.56 Чува се, ЧУ: Библиотека
Важна напомена, ВН:
81 | S t r a n a
Извод, ИЗ: Lepidium sativum L. („крес“ салата), јестива је врста, често
присутна у исхрани у виду салате. Као представник фамилије
Brassicaceae, потенцијално је добар акумулатор тешких метала,
те стога представља врсту примењиву у фиторемедијацији али и
екотоксиколошку опасност по људско здравље. У овом
истраживању, испитиван је утицај 5 концентрација олова (42.5,
85, 127.5, 170 и 297.5 мг/кг) и бакра (18, 36, 54, 72 и 126 мг/кг) на
герминацију, морфометријске промене корена, стабла и листова
добијених биљака, принос суве биомасе и акумулацију метала у
деловима биљака- На основу добијених података одређиване су
вредности индекса толеранције, фактора биоакумулације и
транслокације. У оба третмана, Lepidium sativum показује
толерантност на повишене концентрације метала у подлози.
Акумулација олова највећа је у корену, расте са растом
концентрације третмана и при свим концентрацијама већа је од
концентрације у земљи. Акумулација бакра пада са порастом
концентрације метала у подлози а показана стопу акумулације
варира од 21 при најмањим до 2 пута већих концентрација бакра
уодносу на подлогу код највећих концентрација третмана. Ово
истраживање, показало је да врста Lepidium sativum L. може
наћи своју примену у санацији земљишта контаминираног
повишеним концентрацијама олова и бакра. Датум прихватања теме, ДП: 11.10.2017.
Датум одбране, ДО:
Чланови комисије, КО: Председник: Tatjana Mihajilov-Krstev
Члан: Светлана Тошић
Члан, ментор: Наташа Јоковић
82 | S t r a n a
Прилог 5/2
ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
KEY WORDS DOCUMENTATION
Accession number, ANO:
Identification number, INO:
Document type, DT: Monograph
Type of record, TR: textual / graphic
Contents code, CC: master thesis
Author, AU: Dalibor Filipović
Mentor, MN: Nataša Joković
Title, TI: Phytoremediation potential of plant species Lepidium sativum L.: accumulation of lead and copper from soil
Language of text, LT: serbian
Language of abstract, LA: english
Country of publication, CP: Republic of Serbia
Locality of publication, LP: Serbia
Publication year, PY: 2017
Publisher, PB: author’s reprint
Publication place, PP: Niš, Višegradska 33.
Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)
79 pages; 21 tables; 20 charts; 8 pictures
Scientific field, SF: Biology
Scientific discipline, SD: Biology
Subject/Key words, S/KW: Lepidium sativum, phytoremediation, heavy metals, lead, copper
UC 561.288 : 502.52 + 546.56
Holding data, HD: Library
Note, N:
83 | S t r a n a
Abstract, AB: Lepidium sativum L. („cress“ salad) is a table plant, often present in human diet as a salad. As a member of Brassicaceae family, there is a potential for accumulating of heavy metals on higher range, which marks it as a potential species applied in phytoremediation but also as a ecotoxicological risk for human health. In this research, we examined effects of 5 concentracion of lead (42.5, 85, 127.5, 170 i 297.5 mg/kg) and copper (18, 36, 54, 72 i 126 mg/kg) on seed germination, morphometric changes of root, scape and leaves, biomass yield and accumulation of metals in individual parts, and based on these data, the values of tolerance index, bioaccumulation and translocation factor were determinated. In both cases, species shows tolerance on higher metal concentrations in soil. Accumulation of lead is the highest in roots, grow with increasing of treatment concentration and remains higher then soil concentracion in every treatment. Accumulation of copper decrease with increasing of metal in soil while the accumulation rate varies from 21 in the lowest to 2 times higher concentrations of copper relative to soil in the highest concentrations of treatment. This research shows that Lepidium sativum L. may find its use in rehabilitation of soil contaminated with increased concentrations of lead and copper.
Accepted by the Scientific Board on, ASB: 11.10.2017.
Defended on, DE:
Defended Board, DB: President: Tatjana Mihajilov-Krstev
Member: Svetlana Tošić
Member, Mentor: Nataša Joković
