Hemijski sastav zemljišta. Zemljište kao …nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2297/1. i 2. Hemijski...o vrste zemljišta (različit sastava stena od kojih je zemljište nastalo) o

Hemijski sastav zemljišta. Zemljište kao polidisperzni sistem.

1. predavanje

Hemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic 1

http://www.junis.ni.ac.yu/Engl/uninis.htm

Šta je zemljište?

Zemljište je prirodno telo nastalo pod uticajem živih organizama, a sastoji se od čvrste (minerali i organska materija), tečne i gasovite faze.

Na površini se graniči sa vazduhom, vodom i biljnim materijalom (koji nije započeo razgradnju). Smatra se da neka površina nije zemljište ukoliko je stalno prekrivena vodom (više od 2.5 m).

Donju granicu, koja razdvaja zemljište od nezemljišta, je teško definisati. U cilju klasifikacije, donja granica se arbitrarno postavlja na 200 cm.

Izvor: Soil Science Society of America


Zemljište kao trofazni sistem


Zemljišni

rastvor

Zemljišni

vazduh


Nivo podzemnih voda

Podzemna vodaZona podzemnih

voda

Zona kapilarne

vode

Aerisana

zona

Čestica zemlje

Higroskopna voda

Vazduh i vodena

para u zemljištu

Vodeni film

Zasićena

kapilarna voda

Černozem

• najplodnije zemljište

• nastaje na geološkoj podlozi u kojojdominira les i to u uslovima suvekontitentalne klime (zemljištesemiaridnog stepskog područja)

• u uslovima navodnjavanja, postižu se visoki i stabilni prinosi gajenih biljaka.


Smonica (Vertisol)

• Formiranje na matičnimsupstratima sa više od 30% gline, pretežnomontmorilonitnog tipa u klimatskim uslovima u kojimase smenjuju vlažni i sušniperiodi.

• U vlažnom periodu, visok udeogline uzrokuje bubrenje ismanjenu dreniranostzemljišta, a u sušnom periodugodine dolazi do kontrakcijekada se stvaraju pukotine u koje se obrušava zemljiste izpovršinskog horizonta.


Gajnjača

• To su dobro ocedna i topla zemljišta. Hemijska svojstva variraju u zavisnostiod intenziteta korišćenja, stepenaerodiranosti, hemijskih svojstavamatičnog supstrata, a i stepenarazvoja. Sadržaj humusa kod gajnjačaje u intervalu od 2 do 5%, neutralnesu do slabokisele hemijske reakcije, imaju visok kapacitet adsorbcije, a odjona dominira Ca i Mg.

• Primarni tip vegetacije na gajnjačamasu hrastove šume (kitnjaka, sladuna icera), mada su gajnjače pogodne i zaratarsku, povrtarsku, voćarsku ivinogradarsku proizvodnju.


Crvenica

• Crvenica (terra rossa) je naziv zacrvena rezidualna tla, posebnoraširena u području karsta Istočne(Kučaj, Beljanica, Svrljiškeplanine, Suva planina,...) i Zapadne Srbije(Stari Vlah i Raška) kao i u oblastiMetohije. Smatrase da je crvenicatip reliktnog tla nastala u toplijimklimatskim uslovima oddanašnjih. U geološkom smislucrvenica je naziv za crvenkasta, smeđecrvena i žućkastocrvenaglinovito-prašinasta tla kojapokrivaju krečnjake i dolomite. Često se javlja na dnu vrtača. Karakteristična crvenkasta bojapotiče od amorfnih gvožđevitihhidroksida.


Obala Vlasinskog jezera. Crvenicana usečenoj obali

Podzol

• Kiselo tlo koje nastaje nakiselim silikatnim stenama. Rasprostranjene su naplaninskim područjima iznad900 m nadmorske visine u uslovima hladne i vlažne klime. U ovakvim uslovima dominiračetinarski tip vegetacije. Podzol je lagano tlo, vodopropusno, siromašnofosforom, kalcijumom iazotom. Ovo zemljište siveboje je slabeplodnosti zbogintenzivnog ispiranjamineralnih materija i velike je kiselosti.


Mehanički sastav zemljišta

Glina Clay

Prašina Silt

Pesak Sand

Šljunak Gravels

sitan grub

2 μm 20 μm 200 μm 2000 μm


Pesak: lak, dobra drenaža, lako se aeriše. Najvažnije komponente peska su kvarc i feldspati; relativno su inertni i slab su izvor nutrijenata.Glinovita zemljišta su teška, imaju lošu drenažu i aeraciju. Komponente su: minerali gline, organska materija, primarni minerali i hidratisani oksidi Fe i Al. Velika ukupna površina čestica, učestvuje u jonoizmenjivačkim i/ili adsorpcionim reakcijama.

Adsorptivna sposobnost zemljišta, odnosno, sposobnost zadržavanja nutrijenata jevezana za glinovitu frakciju.

Pesak• Može se videti golim okom.

• Prilikom uzorkovanja rukom ne zadržava se u ruci.


Prašina Suva: praškasta i daje puderast osećaj - poput brašna.

Mokra: mekan i klizav osećaj.

Nije lepljiva i nema plastična svojstva.

Može se videti lupom ili mikroskopom.

Prilikom uzorkovanja rukom stvara prevlaku na ruci, može se ostrugati sa ruke.

Glina Suva: tvrda.

Mokra: Lepljiva, plastični osećaj.

Može se videti elektronskim mikroskopom.

Prilikom uzorkovanja rukom lepi se za prste.

Tekstura zemljišta

Predstavlja odnos disperznih frakcija izraženih u % u uzorku suvog zemljišta.

Određuje se na osnovu trokomponentnog dijagrama.

Važno svojstvo jer određuje primenu zemljišta.


Osobine zemljišta koje proističu iz njegove teksture

– Poroznost

– Permeabilnost

– Bubrenje-skupljanje

– Kapacitet zadržavanja vode

– Erodabilnost


Zemljišta sa finom teksturom

• Velika količina prašine i gline, što ih čini “blatnjavim” kada su mokra.

• Veličina pora je mala, ali ih ima mnogo pa zadržavaju vodu.

• Kada glinovita zemljišta počnu da se suše, ona i dalje mogu da zadrže veliku količinu vode, ali adhezivna i kohezivna svojstva vode, čine vodu nedostupnom za biljku.


Zemljišta sa finom teksturom


Zemljišta sa grubom teksturom

– Veličina pora je veća, što dopušta vodi da lako otiče kroz zemljište van zone korena.

– Sklona isušivanju.

– Mala specifična površina čestica redukuje plodnost zemljišta.


Zemljišta sa grubom teksturom


Ilovačasta zemljišta

Smeša peska, prašine i gline koja je optimalna za agrokulturu.


Primer:

• 35% gline

• 30% prašine

• 35% peska

Glinovita ilovača


Uticaj frakcija zemljišta na njegove osobine i ponašanje u prirodi

Osobina/Ponašanje Pesak Prašina Glina

Kapacitet zadržavanja

vodeNizak Srednje visok Visok

Aeracija Dobra Srednja Niska

OM razlaganje Brzo Srednje Sporo

Potencijal erozije

vodomNizak Visok Nizak

Snabdevanje

nutrijentimaSiromašno

Srednje

visokoVisoko

Izluživanje polutanata Izraženo Srednje Nisko


Zemljišna tekstura i specifična površina

• Smanjenjem veličine čestica, raste specifična površina.

– Glina ima oko 10 000 puta veću površinu od peska.

• Specifična površina ima veliki uticaj na:

– kapacitet zadržavanja vode,

– hemijske reakcije,

– koheziju zemljišta,

– sposobnost održavanja mikroorganizama.


Gustina zemljišta

ukazuje na sastav zemljišta, tj. na relativan odnos organske materije i minerala.

Gustina individualnih čestica - gustina čvrste faze (particle density). Manja od 1g/cm3 za OM, veća od 5 g/cm3 za neke metalne okside ili 7 g/cm3 za manje česte minerale kao što su metalni sulfidi.

http://www.youtube.com/watch?v=yGnNE-MWDV4

Zapreminska gustina zemljišta (bulk density) je gustina u prirodnom, neporemećenom sklopu, uključuje prostor pora između čestica;manja je od gustine čvrste faze.

http://www.youtube.com/watch?v=HetuYVdnGh0


http://www.youtube.com/watch?v=yGnNE-MWDV4

http://www.youtube.com/watch?v=HetuYVdnGh0

Core sample


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Diamond_Core.jpg

Površinski sloj zemljišta, sa dovoljnom količinom peska,pokazuje zapreminsku gustinu od 1,2 do 1,8 g/cm3.

Zemljišta sa višim sadržajem humusa, pokazuju manju zapreminsku gustinu, od 1,0 do 1,6 g/cm3, zbog manje čestične gustine i zbog veće ukupne poroznosti koja nastaje između i unutar strukturnih agregata pod uticajem humusa.


Kada je poznata gustina čvrste faze i zapreminska gustina, može se izračunati poroznost zemljišta:

Zemljišta sa velikom zapreminskom gustinom imaju nisku poroznost, pa samim tim nisku permeabilnost.


100gutina čestična

gustina azapreminsk gustina čestična%) (vol zemljištaPoroznost

−=

Po pravilu peskovita zemljišta pokazuju poroznost od 35 do 50%, zemljišta sa većim sadržajem OM pokazuju veću poroznost od oko 60%.

Sa porastom dubine zemljišta, zemljište postaje kompaktnije od površinskog zemljišta i obično sadrži nizak % OM, tako da se i poroznost smanjuje.

Struktura zemljišta

Mehaničke frakcije se međusobno povezuju u strukturne agregate različite forme i veličine.

Skup agregata predstavlja strukturu zemljišta.Prirodni lepak zemljišta (cementna materija) su koloidi

organskog i neorganskog sastava (Ca-humat).Koloidi slepljuju čestice gline, praha i peska u

mikroagregate.Mikroagregati se međusobno lepe u makroagregate.



Zemljišna struktura i kretanje vode


Permeabilnost zemljištaili hidraulična provodljivost je mera sposobnosti

zemljišta da propušta vodu naniže.Stepen lateralnog kretanja podzemnih voda u dubljim

slojevima zemljišta, takođe je određen permeabilnošću.

Brzina kretanja vode naniže je obično 1 – 5 cm3/h (0,5 cm3/h – veoma sporo, 15 cm3/h veoma brzo).

Zavisi od teksture zemljišta (grub pesak u pustinjama ima veliku permeabilnost, dok aluvijalna zemljišta fine strukture mogu pokazati veoma nisku permeabilnost).

Zemljišta sa razvijenom strukturom su propustljivija od onih bez definisane strukture.

Važna osobina zemljišta jer utiče na hemijske procese. Tako, zemljišta sa malom permeabilonšću, mogu da postanu poplavljena, što dovodi do stvaranja potencijalno redukcionih uslova. Zatim, permeabilnost utiče na transport hemikalija kroz zemljište.


Elementarni sastav zemljišta

Reflektuje sastav Zemljine kore: O, Si, Al.

U sastav zemljišta ulaze svi poznati elementi

(10-15 elemenata najzastupljeniji).

Elementarni sastav zavisi od:

o vrste zemljišta (različit sastava stena od kojih je zemljište nastalo)

o zemljišnog horizonta (starost zemljišta).

Pedosfera je bogatija Si, C, O, H, N od litosfere,

ali je siromašnija Ca, Mg, Na, K od litosfere.

ukupni elementi dostupni elementi

Dostupni elementi su onaj deo elemenata koji mogu da učestvuju u hemijskim i biološkim reakcijama.


Mineraloški sastav zemljišta


Organska materija zemljišta


Živi organizmi

(edafon)

Zemljišna

organska

materija

Neizmenjen

materijal

Transformisani

proizvodi

(humus)

Nehuminske

supstance

Huminske

supstance

Organska materija zemljišta

Sastav zemljišta jako varira kako u horizontalnom tako i u vertikalnom pravcu.

Spoljašnja i unutrašnja morfologija zemljišta

Serija horizontalnih slojeva koji se razlikuju po boji i/ili teksturi –horizonti

Skup zemljišnih horizonata čini zemljišni profil.


Ugrožavanje zemljišta

1. Izluživanje

2. Erozija

3. Zaslanjivanje zemljišta

4. Acidifikacija zemljišta

5. Metali u zemljištu

6. Organski polutanti u zemljištu


Način ugrožavanja i zagađivanja zemljišta

Za razliku od hidrosfere i atmosfere, zagađujuće supstance koje dospevaju u litosferu (pogotovu one nerastvorne u vodi) se

tu nagomilavaju.– Erozija tla– Laterizacija tla– Dezertifikacija tla– Klizanje zemljišta– Premalo ili previše vode– Izluživanje tla– Salinizacija– Acidifikacija– Zagađivanje tla


Proces izluživanja tlaVažan jer dovodi do zagađenja podzemnih voda.

U kojoj meri će doći do izluživanja iz zemljišta zavisi od:

– fluksa vode: kišnice ili irigacione vode,– teksture zemljišta i– prirode biljnog pokrivača.

Kod zemljišta fine teksture sa bujnijom vegetacijom izluživanje se u manjoj meri javlja.

GEOHEMIJSKA I BIOHEMIJSKA INHIBICIJA IZLUŽIVANJA


Posebno je važan problem izluživanja katjonskih makronutrijenata NH4

+, K+, Ca2+ i Mg2+.Da li će doći do njihovog izluživanja zavisi od prirode fizičko-hemijske

interakcije između makronutrijenata i zemljišta.Katjoni se vezuju za negativno naelektrisane izmenjivačke komplekse

(minerale glina, OM).


Ca+

zemljište

Ca+

Ca+

Ca+

Ca+

Ca+Ca+

Ca+

Ca+Ca+

Ca+Ca+

Ca+

Ca+

+

H+

H+

H+

H+

H+H+

Izmenjivački kompleks rastvor

+

H+

H+Ca+

Ca+

Izmenjivački kompleks rastvor

Primer jonske izmeneDodatak H+ jona zemljištu

Ukoliko se u zemljišnom rastvoru poveća koncentracija nekog drugog katjona, uključujući i H3O+, može doći do istiskivanja nutrijenata vezanih za izmenjivačke komplekse.


Relativna izmenjivačka moć jona na katjonskom izmenjivačkom kompleksu – izmenljivost katjona - će zavisiti od:

• njegove valence, • njegovog prečnika hidratisane forme i • vrste i koncentracije drugih jona prisutnih u zemljišnom

rastvoru.

Izmenljivost katjona na katjonoizmenjivačkom kompleksu:

Katjon koji je više naelektrisan će istisnuti katjon manjeg naelektrisanja.



NH4+ jon specifičan primer.

Pri visokim pE uslovima, oksiduje se do NO3-, koji se uglavnom ne

vezuje u značajnoj meri kod većine zemljišta, tako da je dostupan biljci, a višak zaostaje u rastvoru i izlužuje se iz zone korena u podzemne vode (eutrofikacija, toksičan). U kojoj meri će se NO3

- izluživati zavisi od učestanosti primene đubriva, vrste biljnog pokrivača, količine vode, prirode zemljišta.

Pozitivno naelektrisani NH4+ i metalni joni vezuju se za negativno naelektrisane izmenjivačke komplekse, koje čine minerali gline i organska materija. Zato zemljišta sa visokim CEC vrednostima zadržavaju katjone i sprečavaju njihovo izluživanje. Ipak uvek je u rastvoru prisutna niska koncentracija ovih hemijskih vrsta, jer se tu radi o ravnoteži koja postoji između izmenjivačkog kompleksa i rastvora. Ukoliko se u tom zemljišnom rastvoru poveća koncentracija nekog drugog katjona, uključujući i H3O+, može doći do toga da se nutrijenti koji su vezani za izmenjivačke komplekse istiskuju, jer dolazi do kompeticije, tj. izlužuju se iz zemljišne faze.

Sorpcija anjona

• Sorpcija anjona na pozitivno naelektrisanim zemljišnim koloidima.

• Hidratisani oksidi Fe/Al su obično pozitivno naelektrisani na pH 7, pa predstavljaju glavna mesta anjonske izmene.

• Nitrati i hloridi nisu adsorbovani u značajnoj meri, ali se ortofosfati jako adsorbuju.


Ortofosfati prisutni u zemljišnom rastvoru se jako vezuju za zemljišne minerale uključujući i Al i Fe okside i 1:1 gline.

Fiksacija može biti toliko jaka da je rastvorni fosfor u vodi perkoliranoj kroz zemljište prisutan samo u tragovima. Samo u slučaju erozije gubitak ovog nutrijenta može biti značajan.

Za razliku od nespecifične adsorpcije, specifičnaadsorpcija ne doprinosi izluživanju.

Hemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic

42

Fiksacija: Aluminijum/Gvožđe oksidi

Fe

Fe

OH

OH

OH

H2(PO4)-

+

Fe

FE

OH

OH

H2(PO4)-

OH-

+


Fe

Fe

OH

OH

OH

P OH

O

OH

O-+

Fe

Fe

OH

OH

P OH

O

OH

O-


Prevlaka na peščanim, silikatnim i glinovitim četicama

Fe prevlaka

Fe

Fe

OH

OH

H2(PO4)-


Proces erozije

Erozija je proces uklanjanja površinskog humusnog sloja zemljišta.

Prirodna ili geološka erozijaspor proces, uravnotežen sa procesom stvaranja zemljišta.

Ubrzana erozijabrz proces, gubitak zemljišta se ne nadoknađuje.

2000 do 7000 godina za stvaranje humusnog sloja debljine oko 20 cm; pri ubrzanoj eroziji humusni sloj se gubi za svega 10 do 30 godina.


Glavni uzročnici erozije tla su vetar i voda. Jačina erozije zavisiće od njihove brzine kretanja i od biljnog pokrivača (deforestacija → dezertifikacija).

Erozija tla pod dejstvom vetra – deflacija javlja se u oblastima u kojima duvaju jaki vetrovi, gde se javljaju tzv. "crne bure" kada vetar diže takvu količinu prašine da vazduh gubi prozračnost.

Erozija pod dejstvom vode je više prisutna od deflacije; nastaje pod dejstvom kiša, voda nastalih topljenjem snega, tako da je posebno značajna u planinskim predelima. Posle jakih kiša, niz padine se obrušavaju bujice koje nose sa sobom zemlju, čak i krupne stene.


Zaslanjivanje tla (salinizacija)


NAVODNJAVANJE SALINIZACIJA

Salinizacija je akumuliranje soli u zemljištu i na njegovoj površini u količini koja štetno deluje na razvoj organizama.

Salinitet zemljišta predstavlja ukupan sadržaj soli zemljišta.

Joni koji su odgovorni za salinizaciju su: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ i Cl–.Ukoliko preovlađuje Na+ u zemljištu, zemljište se naziva sodno zemljište.

Čak i slatka voda, kojom se navodnjava zemljište, sadrži 200-500 ppm (0.02 do 0.05%) rastvorenih soli. Voda se isparavanjem ili transpiracijom gubi iz zemljišta, ostavljajući za sobom akumuliranu so.


Prilikom prolaska kišnice kroz zemljište dolazi s jedne strane do zadržavanja jonskih vrsta iz kišnice na zemljišnim česticama, a sa druge strane do rastvaranja jonskih vrsta sa zemljišnih čestica i prelaska u zemljišni rastvor (drenažnu vodu).

Obično drenažna voda sadrži veoma malu koncentraciju jonskih vrsta pa ne dolazi do neke značajnije akumulacije soli na zemljištu, u bilo kom delu zemljišnog profila.


Međutim, u uslovima slabe precipitacije i izražene evaporacije, drenažna voda može biti nedovoljna da izluži sve soli akumulirane blizu površine zemljišta.

Zaslanjena zemljišta su česta u aridnim i semi-aridnim uslovima sveta (Irak, Sudan, Pakistan, Australija).

Zaslanjivanje zemljišta se javlja kada su tokom dužeg vremenskog perioda evaporacija i evapotranspiracija iz zemljišta dominantni procesi u odnosu na perkoliranje kišnice ili irigacione vode kroz zemljište.


• Plodno zemljište može da se uništi i nepravilnom izgradnjom akumulacionih jezera kada dolazi do zaslanjivanja tla. Nepravilna izgradnja akumulacionog jezera (Cimljansko jezero na Donu)

(Egipat (1970) Aswan High Dam(brana))

• Navodnjavanje zagađenim vodama (dolina kristala u Kaliforniji). Voda reke Kolorado: oko 750 ppm sulfata. Na oranicama za 1 do 2 godine zaostalo oko 11 tona natrijum-sulfata po hektaru.


http://en.wikipedia.org/wiki/Aswan_dam

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:BarragemAssu%C3%A3o.jpg

Zaslanjena zemljišta se često klasifikuju u nekoliko kategorija na osnovu vrednosti: pH, EC, CEC, ESP, SAR.

• ESP (exchangeable sodium percentage) procenat izmenjivog natrijuma je frakcija izmenjivog natrijumovog jona [(Na+)E] u odnosu na ukupne izmenjive jone (CEC) (izražen je u %):


( ) 100

CEC

NaESP E =

+ Sodno zemljište ima više od 6% ESP

• SAR (sodium adsorption ratio) odnos adsorbovanog natrijuma se koristi da prikaže sadržaj natrijuma u zemljišnom rastvoru i definiše sa kao:

SAR predstavlja koristan indeks zemljišne sodnosti. Zemljišta čije je SAR veće od 13 su sodna.

Koncentracije (mmol/l) Na, Ca i Mg se mere u vodenim ekstraktima zemljišta.

Jedinica SAR-a je (mmol/l)1/2.


)C(C2

1

CSAR

22 MgCa

Na

++

+

+

=

EC je mera koncentracije svih jona u zemljišnom rastvoru i meri se u zasićenom ekstraktu.

• "normalna" zemljišta imaju EC manje od 4mS/cm i ESP ispod 15%.

• slana zemljišta imaju EC veće od 4 mS/cm i ESP manje od 15%. Pošto su rastvorne soli u slanim zemljištima uglavnom neutralne (jer ih čine katjoni kao što su Ca i Mg i anjoni Cl- i SO4

2-) pH slanih zemljišta je uglavnom ispod 8,5.• sodna zemljišta imaju EC manje od 4 mS/cm, ali ESP veće od

15%. Koncentracija neutralnih soli je mala, a so kao što je Na2CO3 dominira. U vodi CO3

2- jon hidrolizuje, stvara OH- pa je pH ovih zemljišta visoko 8,5 -10.

• Slano-sodna zemljišta predstavljaju četvrtu kategoriju zaslanjenih zemljišta. Ova zemljišta imaju visoko i EC veće od 4 mS/cm i ESP veće od 15%. Prisustvo velikih koncentracija neutralnih soli obezbeđuje pH manje od 8,5.

Hemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic55

Štetno dejstvo soli na biljke• So u zemljištu povećava osmotski pritisak zemljišnog rastvora,

tako da biljke ne uzimaju vodu iz njega. Kada je zemljište slano, ono ima veću koncentraciju jona nego što je u korenu, tako da koren ne usvaja vodu iz spoljašnje sredine.

• So može pokazati i direktnu toksičnost, ali je njeno štetno dejstvo vezano, pre svega, za smanjenje moći korišćenja vode od strane biljaka.


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Osmotic_pressure_on_blood_cells_diagram.svg

Acidifikacija zemljišta

pH zemljišta zavisi od njegovog sastava:

ukoliko preovlađuju karbonatni minerali, pH > 7

Na2CO3 + H2O → Na+ + OH- + HCO3-

ukoliko preovlađuje Fe(III) i Al(III), pH < 7

[Al(H2O)6]3+ + H2O → [Al(OH)(H2O)5]2+ + H3O+

ukoliko preovlađuje organska materija, pH < 7

(jer njihovom dekompozicijom nastaju organske kiseline i jer tokom respiracije mikroorganizmi oslobađaju CO2.)


Antropogeni faktori acidifikacije

• Kisela depozicija

Središnja godišnja depozicija za Zapadnu Evropu je:

pH = 4,2, sa količinom padavina od 1m na površinu od 1 ha, prema tome broj molova kiseline koja se na taj način doda jednom hektaru površine zemljišta je:

n(H3O+) = 1m · 10 000m2 ·1000 l/m3 · 10-4,2 mol/l = 630 mol

• Azotna đubriva


Azotna đubriva

• amonijačna (amonijum-sulfat, amonijum-hlorid),

• amonijačno-nitratna,

• nitratna i

• amidna (urea).

Nakon unošenja đubriva u zemljište počinje njegova transformacija i neposredno ili posredno usvajanje preko korena biljaka.


Amonijačni jon podleže oksidaciji dejstvom bakterija Nitrosomonas, pod aerobnim uslovima:

2NH4+

(aq) + 3O2 + 2H2O = 2NO2-(aq) + 4H3O+

(aq)

Oksidacija nitrita do nitrata pod dejstvom bakterija Nitrobacter, ne dovodi do stvaranja dodatne kiseline:

NO2- + 1/2O2 = NO3

-

Ako je 200kg/ha azota dodato zemljištu u formi čvrstog (NH4)2SO4, to odgovara oko 14 000 mol N (200000/14 = 14286 mol).

Prema tome, usled nitrifikacije, nastaje 28000 mol H3O+ in situ na 1 ha površine zemljišta.


Postoji nekoliko načina neutralizacije povećane kiselosti zemljišta:

• geohemijske reakcije i

• biološke reakcije.


Geohemijske reakcijeneutrlizacije povećane kiselosti zemljišta

Zemljište koje sadrži karbonatne minerale, neutrališe kiseline rastvaranjem čvrstih karbonatnih vrsta.

Za kalcit (krečnjak) reakcija je:

2CaCO3 (s) + H2SO4 (aq) → 2 Ca2+(aq) +2HCO3

-(aq) + SO4

2-(aq)


Geohemijske rekacijeneutrlizacije povećane kiselosti zemljišta

(nastavak)

Kod zemljišta koja sadrže malo ili uopšte ne sadrže karbonatne minerale, neutralizacija se odvija zahvaljujući katjonsko-izmenjivačkim reakcijama:

Zemljište:K++ H3O+(aq)+NO3

-(aq)→Zemljište:H3O++K+

(aq)+NO3-(aq)

Bazno zasićenje izmenjivačkog kompleksa se smanjuje pri neutralizaciji.

U kolikoj meri će se ove izmenjivačke reakcije odvijati zavisi od izmenjivačkog kapaciteta i baznog zasićenja zemljišta.


Geohemijske rekacije neutrlizacije povećane kiselosti zemljišta (nastavak)

Zemljišta koja sadrže hidratisane okside Fe i Al mogu da uklanjaju sulfate (a sa njima i hidronijum jone) specifičnim reakcijama kompleksiranja.

Jedan od mogućih načina da se opiše ovaj proces je:

Al(OH)3 (s) + SO42-

(aq) +2H3O+ → AlOHSO4 (s) + 4H2O

Ova reakcija je specifična za sulfat (ne za nitrat) i čvrsti Al i Fe-hidroksid, gde uporedo sa usvajanjem sulfatnog jona, simultano se eliminiše H3O+.


Biološke reakcije

neutralizacije povećane kiselosti zemljištaAcidifikovanje zemljišta nitratima je uslovljeno činjenicom da N u

formi nitrata, predstavlja makronutrijent biljaka. Stoga, na zemljištima na kojima rastu biljke, nitrati se usvajaju preko korena reakcijama koje počinju sa anjono-izmenjivačkim procesima na površini korena. Obično se uzima da je anjon koji učestvuje u izmeni CO3

2-:

Koren:CO32- + H3O+

(aq) + 2NO3-

(aq) → Koren:(NO3-)2 + H2O + HCO3

-(aq)

Ova reakcija pokazuje da je nitrat usvojila biljka, nešto hidronijum jona je utrošeno na neutralizaciju oslobođene slabe baze karbonata, tako da je pH puferovano.


Zemljišta koja ne mogu da neutrališu povećanu acidifikaciju su ona koja:

• nemaju slobodne karbonatne minerale,

• imaju male CEC vrednosti,

• imaju mali sadržaj Fe i Al oksida,

• na kojima nema vegetacije.


Metali u zemljištuCa, Mg, K, Na - metali grupe A

Pod nešto izmenjenim uslovima životne sredine može doći do akumulacije i metala grupe B. (mada su prisutni u niskoj koncentraciji, izazivaju veliku pažnju jer mogu biti izluženi u podzemne vode).

grupa C – katjoni prelaznih metala, prelazni elementi sa nepopunjenim d-orbitalama.


Odakle potiču ovi metali u zemljištu?

1. od stena prekursora, od kojih je zemljište i nastalo, 2. usled depozicije iz atmosferskog aerosola (prašina, vulkani,

isparljiva i čestična OM iz šumskih oblasti i mora),3. usled depozicije iz vode.

U kojim formama se metali nalaze u zemljištu?

1. kao strukturne komponente zemljišnih minerala ili kao mikroelementi inkorporirani u ZOM,

2. kao depoziti usled specifične sorpcije na površini minerala,3. vezani za izmenjivačka mesta elektrostatičkim silama na

mineralnoj odnosno organskoj materiji,4. i na kraju veoma mala količina metala se može naći i u vodi

zemljišnih pora.


Hemijske forme metala u zemljištu


Relativna mobilnost i dostupnost metala u tragovima


Najvažniji ekološki problem koji ispoljavaju u zemljištu je njihova mobilnost, koja je uslovljena njihovom količinom, hemijskom formom u kojoj se nalaze, kao i permeabilnošću zemljišta.

Metali koji se javljaju kao strukturne komponente minerala nisu lako mobilni.

Metali koji su vezani za površinu hidratisanih oksida Fe i Al mogu postati mobilni usled promene pH i/ili redoks uslova (mobilizacija se javlja pri kiselim i redukujućim uslovima).


Tako, kada se zemljište, koje se nalazi u oksidujućoj sredini, poplavi, kretanje kiseonika je smanjeno, a zaostali kiseonik u zemljištu se vrlo brzo istroši u mikrobiološkim aerobnim reakcijama.

U takvim uslovima smanjenog kiseonika, kao elektron akceptori javljaju se NO3

-, čvrsta mineralna faza Mn(IV)-oksida i Fe(III)-oksida kao i njihove hidratisane forme i SO4

2-.

Redosled približnih pE opsega, preko kojih se ovi procesi odvijaju je:


UTICAJ REDOKS POTENCIJALA NA MOBILNOST

Usled redukcije Mn i Fe oksida javlja se mobilizacija mangana i gvožđa u +2 formi.

Takođe, javlja se i sekundarna mobilizacija (npr., mobilizacija As).

Pri visokom pE, As je u formi H2AsO4- i HAsO4

2- koje su jako adsorbovane na površini hidratisanog oksida gvožđa.

Pri niskom pE, mobilizuje se i Fe i As.

Taloženje metalnih sulfida utiče na mobilnost metala.Hemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic 73

Fe(OH)3

AsO33-

AsO43-

Al(OH)3 AsO43-

Red.

Red.

Fe(OH)3AsO4

3-

Fe2+

AsO33-

AsO43-

+

Redukcija adsorbata Redukcija adsorbenta

Red.

Red.

Mogući mobilizacioni procesi

Fe(OH)3 AsO33-


Uticaj organske materije zemljišta na mobilizaciju metala u zemljištu

• OM može i da mobilizuje i da zaustavi kretanje metala u zemljištu.

• Rastvorljivost metala koji su strukturna komponenta OM, ilionih koji grade jake komplekse sa OM, je uslovljenarastvorljivošću OM.

• Rastvorljivost HM je veća kada je zemljišni rastvor neutralanili slabo alkalan, nego kada je kiseo. Metali koji sukompleksirani sa HM su, stoga rastvorljiviji pri višim pH vrednostima.


OM (visoko molarna humusna frakcija) služi kao rezervoar, tj. redukuje mobilnost metala. Tako, olovo koje se oslobađaprilikom sagorevanja olovnog benzina, deponuje se nazemljištu u blizini saobraćajnica; utvrđeno je da se olovoakumulira na površini zemljišta u asocijaciji sa OM. Tokomvećeg niza godina, primećeno je samo neznatno smanjenjekoncentracije kretanjem ka većim dubinama.


Biodostupnost metala

Pravilo:

• Biodostupnost ili toksičnost metala u korelaciji su sa koncentracijom slobodnih jona metala.

• Slobodni joni metala najbiodostupniji oblici rastvorenih metala.


Međutim...

• Nije uvek slučaj da su slobodni joni najizraženije biodostupnosti ili pak da su jedini biodostupni oblicirastvorenih metala.

• npr. neutralni kompleksi određenih metala (HgCl20) mogu biti

lipofilniji u poređenju sa naelektrisanim oblicima (Hg2+), što u slučaju prisustva značajne količine neutralnog hloro kompleksa (npr. u morskoj vodi), može značajno izmeniti njihovu biodostupnost.


Kompeticija katjona

• Kompeticija metala na mestu usvajanja modifikovana je hemijom vode.

• H+ joni učestvuju u kompeticiji sa jonima metala na inicijalna mesta adsorpcije (npr. karboksilne grupe pektina ćelija algi)

• Rastvoreni metali stupaju u interakciju sa Ca2+, Mg2+ i Na+ jonima na mestima vezivanja za ćeliju.

• Kompeticija između metala i katjona tvrdoće vode(Ca i Mg) na različitim biološkim površinama, ukazuje da je tvrdoća jedan od razloga smanjenja biodostupnosti (toksičnosti) teških metala.


Mobilizacija metala iz sedimenata

• Pod pogodnim uslovima, neki metali u sklopu sedimenata i suspendovanih čestica se vraćaju u gornji sloj vode vršeći remobilizaciju i difuziju na gore.

• Ovaj proces može biti značajan izvor zagađenja metalima.


Najmanje 5 glavnih procesa utiče na oslobađanje metala iz sedimenata:

1. Povećana koncentracija soli (alkalnih i zemnoalkalnih katjona)

2. Promene redox uslova

3. Promene pH

4. Prisustvo kompleksirajućih agenasa

5. Biohemiska transformacija


Povećana koncentracija soli dovodi do oslobađanja metala iz sedimenata


Promena pH vrednosti dovodi do oslobađanja metala iz sedimenata

Smanjenje pH vodi ka rastvaranju karbonata i hidroksida, kao i povećanju desorpcije metalnih katjona kroz kompeticiju sa H+

jonima.


Precipitacija značajne količine Fe i Cu daje dnu narandžasto-braon boju.

Prisustvo kompleksirajucih agenasa dovodi do oslobađanja metala iz sedimenata


Organski polutanti u zemljištu


VOC – benzen, toluen, ksileni, dihlormetan, trihloretan

PCB – ispitivanja zemljišta u V. Britaniji od 1940. do 1992.

Tokom humifikacije org. pol.

se vezuju za humus –

imobilizacija i detoksifikacija

polutanata.

Mikrobiološki enzimi vrše kovalentno vezivanje za HS –

vezani rezidui. Biološki i hemijski otporni.

FIFRA u USA – Federal Insecticide, Fungicide and

Rodenticide act

• Faktori koji određuju da li se org. jed. može koristiti kao pesticid:

– sorpcija pesticida na zemljištu;

– izluživanje pesticida u podzemne vode –potencijalni zagađivač podzemnih voda;

– efekat koji ima na mikroorganizme i makroorganizme zemljišta i

– mogućnost produkcije relativno toksičnijih degradacionih proizvoda.



Adsorpcija pesticida na zemljištu

Herbicid parakvat se jonskom

izmenom zadržava na zemljištu

Tri puta degradacije pesticida u ili na zemljištu:

hemijska degradacija, fotohemijske reakcije i najvažnija biodegradacija.

Hemijska degradacija

trihlorometafos

ZAŠTITA ZEMLJIŠTA OD ZAGAĐIVANJA. REMEDIJACIONE TEHNIKE.


Remedijacione tehnike

tehnologija za obnavljanje i prečišćavanje zemljišta.

Hemijska obrada

Termička obrada

Ekstrakcija isparenja

Ispiranje zemljišta

Biološko obnavljanjeHemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic 89


Hemijska obrada

Primenjuje se kada su prisutne organske supstance koje se ne mogu razložiti biološkom razgradnjom (PCB, dioksin, herbicidi, piraleni) ili neke neorganske supstance, kao što su teški metali ili radioaktivni elementi.

Postupak se sastoji u tome da se zagađeno zemljište odkopa i prenese u postrojenje za hemijsku obradu. Tada se dodaju reagensi koji rastvaraju organske zagađivače i hemijski ih modifikuju. Zemljište se nakon toga cedi, ispira čistom vodom i vraća na mesto odakle je izvađeno.


Termička obrada


Ekstrakcija isparenja

• Često se koristi u sistemima sa komunalnim otpadom.

• Ugrađuju se cevi za sakupljanje i odvođenje isparljivih i zapaljivih komponenti.


Ispiranje zemljišta

• Površinski sloj zemljišta se skida i prebacuje u postrojenje za prečišćavanje

• U separatorima se odvajaju pesak, prašina i humus od šljunka, koji se ne prečišćava

• Pesak se sipa na sita na kojima se ispira reagensima, a humus i prašina idu na obradu istim reagensima ali u sudovim uz mešanje.


Biološko obnavljanje (bioremedijacija)

Zagađeno zemljište nekom organskom zagađujućom supstancom se obrađuje mikroorganizmima, koji taj zagađivač mogu da razgrade (metabolički ili kometabolički).

Kao proizvodi razgradnje nastaju mineralne supstance, jednostavna, netoksična, organska jedinjenja i toplota.

Prehrana mikroorganizama rastvorima koji sadrže azot, fosfor i neke mikroelemente (Fe, Zn i dr.).


BIOREMEDIJACIJA – deli se na dve podkategorije

Biostimulacija (aplikacija

nutrijenata kako bi se ubrzao

proces razgradnje)

Bioaugmentacija (dodavanje ili

“zasejavanje” mikroorganizama

kako bi došlo do razgradnje ciljne

kontaminacije ili otpadnog

materijala)

Određene heterotrofne bakterije imaju sposobnost da razlažu različite

sintetičke materije, pesticide, mineralna đubriva i druge štetne

materije koje dospevaju u zemljište.


CILJEVI BIOREMEDIJACIJE

1. Redukcija toksičnosti – smanjenje ukupne toksičnosti

kontaminiranog zemljišta putem različitih metaboličkih

stupnjeva i međustupnjeva

2. Povećanje rastvorljivosti – povećanje relativne

rastvorljivosti kontaminanata može dovesti do drugačijeg

rasporeda i na taj način lakšeg uklanjanja

3. Restauracija – vraćanje staništa u prethodno stanje, koje

naseljavaju autohtone populacije mikro i makro organizama


TOKSIČNE MATERIJE

U odnosu na okolinu, toksične materije imaju brojne osobine koje

ih čine “teškim” za uklanjanje ili apsorpciju:

1. Toksičnost (za ljude, biljke, životinje i

mikroorganizme)

2. Perzistentnost (materijali se mogu zadržati u

nepromenjenom toksičnom obliku izuzetno

dugo vremena)

3. Spor metabolizam (materijali se ne mogu

uspešno metabolisati od strane autohtonih

populacija)

4. Slaba rastvorljivost (materijali koji se teško

rastvaraju, ne mogu se lako ukloniti sa staništa.

To može uticati na poremećaj u metabolizmu

razgradnje od strane autohtonih populacija)


Mnoga jedinjenja mogu biti razgrađena mikroorganizmima, i to u

formama netoksičnih materija ili manje toksičnih intermedijera:

1. 2,4-D (2,4-dihlorofenoksiacetilna kiselina)

(herbicidi)

2. DDT (pesticidi)

3. Ugljovodonična goriva i ulja

4. PCB - polychlorinated biphenyls (tečnosti za

hlađenje u električnim transformatorima)

5. Sapuni i deterdženti

6. Neke vrste plastike

7. Neorganski kontaminanti - arsen, selen, živa

(baterije), nitriti (sastojci đubriva), uranijum


FITOREMEDIJACIJA

Američka agencija

za zaštitu životne

sredine EPA

definisala je

FITOREMEDIJACI

JU kao tehnologiju

koja koristi biljke i

njihove rizosferične

mikroorganizme da

ukloni, degradira ili

zadrži štetne

hemijske materije

koje se nalaze u

zemljištu,

podzemnim i

površinskim vodama

i atmosferi.


Prednosti fitoremedijacije

➢ Fitoremedijacija spada u jednu od jeftinijih biotehnologija

➢ Fitoremedijacija je prirodna tehnologija «environmentalfriendly», odnosno njenom primenom se ne opterećujedodatno životna sredina

➢ Obezbeđivanje energije za ovu biotehnologiju odvija se napotpuno prirodan način (od strane biljaka u procesufotosinteze)


Nedostaci fitoremedijacije

➢ stepena zagađenja zemljišta

➢ dostupnosti metala (zagađujućih materija) za usvajanjekorenovima biljaka (biodostupnost)

➢ sposobnosti biljaka da absorbuju i akumuliraju teške metale usvojim organima

➢ tipa zagađenja (toksične materije) koji je prisutan u prirodikao i od njegove koncentracije

➢ odabira vrste koja će se primeniti u fitoremedijaciji koji jekritičan korak koji određuje uspešnost fitoremedijacije


uspešnost fitoremedijacije zavisi od:

nedostaci i ograničenja fitoremedijacije:

❖ primena je ograničena na plića zemljišta,

❖ primena je ograničena kod pojedinih vrsta vodotokova,

❖ za svaku biljnu vrstu postoje vrednosti tolerancije biljakaprema toksičnim materijama,

❖ vremenski period za odvijanje uklanjanja zagađenja iz životnesredine je veći nego kod neke druge metode, na primermehaničkog uklanjanja,

❖ fitoremedijacija je efikasna samo kod umereno hidrofobnihjedinjenja,

❖ potencijalna opasnost da dođe do ulaska toksina u lanacishrane unošenjem biljnih tkiva sa akumuliranim zagađujućimmaterijama u životinje i njegova dalja distribucija kroz lanacishrane.


Fitoremedijacione tehnike

1. Fitoakumulacija / Fitoekstrakcija

2. Fitostabilizacija

3. Rizosferna biodegradacija / stimulacija mikroorganizama

4. Fitodegradacija / Fitotransformacija

5. Fitovolatilizacija


1. Fitoakumulacija / Fitoekstrakcija

Fitoekstrakcija je upotreba viših biljaka s ciljem da se pomoću njih

uklone zagađujuće materije, primarno teški metali, iz zemljišta. U ovom

pristupu koriste se biljke koje su sposobne da usvajaju kontaminantne

putem korenovog sistema i translociraju i/ili akumuliraju ih do nadzemnih

delova (stabla i listova)

Po dostizanju određenog stepena rasta i razvoja vrši se žetva biomase

iznad površine zemlje i na taj način se uklanja deo ukupne količine teških

metala koji se nalazi u zemljištu

Različite biljne vrste mogu da usvajaju i koncentrišu

različite teške metale pa čak i radioaktivne elemente i

olovo. Demonstracioni projekti izvedeni su na više

lokacija, kao što je Černobilj u Rusiji, koji je bio

teško zagađen radioaktivnim elementima nakon

havarije nuklearnog reaktora.


Skoro je uvrđeno da AMONIJUMOVI JONI povećavaju sposobnost

usvajanja CEZIJUMA iz zemljišta od strane biljaka tako da vrsta

Amaranthus retroflexus čak do 40 puta više usvaja ovaj radioaktivni

element iz kontaminiranog tla od ostalih biljaka

Biljke su razvile mehanizme koji ih štite od potencijalnog stresa, jer su

teški metali za biljke toksični. Tolerancija prema sredini u kojoj imamo

prisustvo povećanih količina teških metala, nastaje kao posledica dva

mehanizma:

❖ ne usvajanja metala

❖detoksifikacije metala

Utvrđeno je da zemljišta kontaminirana URANIJUMOM mogu da se

tretiraju LIMUNSKOM KISELINOM što za 100 puta povećava

mogućnost usvajanja i koncentracije ovog radioaktivnog elementa od

strane korenovih sistema biljaka, jer ova kiselina povećava

rastvorljivost uranijuma u vodi i njegovo usvajanje


Biljka kandidat za fitoekstrakciju arsena ?

Pteris vittata – kineska paprat !

- velika produkcija biomase

- razvijen korenov sistem

- hiperakumulacija arsena u

nadzemnom delu čak i u uslovima

niske koncentracije As u zemljištu

- otpornost na bolesti i pesticide

- snažan habitus i višegodišnjost

- sposobnost naseljavanja različitih

ekoloških niša sa visokom vrednošću

pH, što je pogodno za usvajanje As


2. Fitostabilizacija

Fitostabilizacija je proces (fenomen) proizvodnje (sintetisanja) hemijskih

jedinjenja od strane biljaka kako bi se imobilisale zagađujuće materije koje se

nalaze u prostoru između površine korena i samog zemljišta.

Fitostabilizacijom se takođe sprečava migracija polutanata eolskom, vodenom

erozijom ili spiranjem ili dispergovanjem u zemljištu.

Fitostabilizacija se odvija kroz korenovu zonu mikrobiološkim ili hemijskim

mehanizmima same zone korena pri čemu dolazi do promene hemizma

zemljišta i/ili zagađujuće materije, npr. promena pH vrednosti zemljišta kao

posledice izdvajanja eksudata korenovog sistema ili usled nastajanja ugljen

dioksida.

Fitostabilizacija može da dovede do promene

rastvorljivosti metala ili organskih jedinjenja

Može doći i do fitolignifikacije, odnosno oblika

fitostabilizacije kada se organska jedinjenja

ugrađuju u lignin biljaka


Fitostabilizacija se s uspehom može primenjivati za prečišćavanje

zemljišta, sedimenata i muljeva koji sadrže zagađujuće materije u

zoni korenovog sistema

Prednosti ovog sistema su velike, jer nije potrebno uklanjanje

zemljišta odnosno njegovo prenošenje na neku drugu lokaciju, čime se

postiže veća ekonomičnost

Fitostabilizacijom se postiže vezivanje zagađujućih materija za delove

vegetacije prisutne na nekoj lokaciji koja je zagađena i to je i osnovni

nedostatak ove vrste biotehnologije, jer sama zagađujuća materija ostaje

na terenu

Opasnost takođe postoji i zbog toga što može da dođe do povećavanja

rastvorljivosti teških metala i njihovog naknadnog ispiranja u dublje

slojeve van domašaja korenovih sistema, zbog čega se mora vršiti stalna

kontrola korenove zone, korenskih izlučevina, zagađujućih materija i

zemljišta.Hemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic 109

3. Rizosferna biodegradacija / stimulacija mikroorganizama

Rizosferna degradacija odvija se u zemljištu koje se nalazi u neposrednoj

okolini korenovih sistema biljaka koje vrše biodegradaciju

To je mikrobiološko razlaganje organskih zagađujućih materija koje je

potpomognuto korenovim sistemima viših biljaka, jer sami korenovi sistemi luče i

obezbeđuju enzime i organske supstance (polisaharidi, aminokiseline,

organske i masne kiseline, faktori rasta), koje stimulišu rast i razmnožavanje

mikroorganizama i omogućavaju im da svojom aktivnošću razgrade zagađujuće

materije.

S druge strane korenov sistem povećava aktivnu

površinu za odvijanje degradacije zagađujućih

materija, on zatim poboljšava aeraciju zemljišta,

sadržaj vlage u zemljištu i doprinosi stvaranju

optimalnijih uslova za dejstvo

mikroorganizama.


Prva prednost ove metode su in situ uslovi razgradnje zagađujućih

organskih jedinjenja, što doprinosi znatnoj uštedi materijalnih

sredstava pri sanaciji zagađenja

Druga prednost je smanjena mogućnost premeštanja zagađenja iz

zemljišta u biljku i dalje u lanac ishrane, ili iz biljke u atmosferu.

Nedostatak ove metode je u tome što je za odvijanje ovog procesa

potrebno dosta vremena, što može biti izrazito nepovoljno kada

zagađeno zemljište ima loše vodno-vazdušne, ili mehaničke osobine, koje

dodatno usporavaju razvoj mikroorganizama i njihovo dejstvo kao i

razvoj samih korenovih sistema

Ova vrsta fitoremedijacije je naročito uspešna za razgradnju organskih

jedinjenja poreklom iz nafte i derivata, zatim za jedinjenja BTEX

kompleksa (benzen, toluen, etil-benzen i ksilen), pesticide, itd.


4. Fitodegradacija / Fitotransformacija

Fitodegradacija ili fitotransformacija podrazumeva degradaciju zagađujućih

materija putem metaboličkih procesa samih biljaka, pri čemu se to razlaganje

odnosno degradacija može odvijati unutar samih biljaka, u okolini biljke pod

dejstvom njenih enzima (dehalogenaze, oksigenaze) ili izlučivanjem enzima biljaka u

samo zemljište

Dakle osnovni mehanizmi u ovoj fitoremedijaciji

su usvajanje i metabolizam zagađujućih materija

od strane biljaka

Osobine molekula zagađujućih jedinjenja kao što

su rastvorljivost, hidrofobnost i polarnost

određuju stepen uspešnosti ove biotehnologije


Prednosti ove metode se ogledaju u tome što se

fitodegradacija može primeniti kod onih zemljišta koja

nemaju vijabilnu i aktivnu mikrofloru, koja bi svojom

aktivnošću takođe mogla doprineti razlaganju zagađujućih

materija

Nedostatak je mogućnost obrazovanja toksičnih metabolita i

međuproizvoda metabolizma o čemu se mora striktno voditi

računa prilikom opredeljivanja i implementacije ove metode

u praksi

Metoda fitodegradacije korisna je pri tretiranju zagađenog

plitkog zemljišta, zatim podzemnih i površinskih voda i to u

širokom opsegu klimatskih prilika


5. Fitovolatilizacija

Fitovolatilizacija je proces usvajanja, transporta i oslobađanja zagađujućih

materija, putem mehanizma transpiracije kod viših biljaka uz otpuštanje

zagađujućih materija u istom ili modifikovanom obliku u atmosferu

Emisija putem transpiracije manje toksičnih

ili netoksičnih jedinjenja je završna faza

ovog oblika fitoremedijacije

Početna faza je usvajanje iz zagađenog medijuma toksične ili opasne materije,

zatim njena translokacija do mesta metaboličke promene i sama promena

putem metaboličkih mehanizama u ćelijama tkiva biljnog organizma.

Fitovolatilizacija se može uspešno

primenjivati za tretiranje podzemnih voda,

zemljišta, sedimenata i muljeva


Pošto se kod ove metode radi o procesu transpiracije svi oni činioci

koji utiču na odvijanje transpiracije kod biljaka mogu pozitivno ili

negativno uticati i na fitovolatilizaciju

Naime, temperatura, padavine, insolacija, vazdušni pritisak i vetar

znatno mogu uticati na efikasnost i količinu transpirisane zagađujuće

materije

Problem kod fitovolatilizacije može da predstavlja emisija u

atmosferu štetnih jedinjenja koja mogu da imaju kancerogeno

dejstvo, kao što je vinil-hlorid, koji se u nekim slučajevima dobija

metabolizmom trihloretena

Drugi nedostatak predstavlja mogućnost akumulacije štetnih

metabolita i međuproizvoda u biljnim tkivima i plodovima čime ona

mogu da uđu u lanac ishraneHemija vode i zemljišta- T. Andjelkovic 115

Iako neke biljke poseduju genetički potencijal za uklanjanje

teških metala iz zemljišta one pokazuju i neke negativne osobine

s aspekta biotehnologije. Na primer, većina biljaka koje su

hiperakumulatori su sitne i sporo rastuće vrste ili su njihova

staništa jako slabo zastupljena na većim površinama.

Zbog toga je potrebno usmeriti se na genetički inženjering

kako bi se veštačkim putem ove osobine korigovale. Zato se

predlaže tranfer gena odgovornih za fenotip hiperakumulacije

iz vrsta koje su niske i sporo rastuće u one koje imaju visoku

produkciju biomase, ali nisku sposobnost hiperakumuliranja

teških metala

POBOLJŠANJE FITOREMEDIJACIJE BIOTEHNOLOGIJOM


Documents

Hemijski sastav zemljišta. Zemljište kao …nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2297/1. i 2. Hemijski...o vrste zemljišta (različit sastava stena od kojih je zemljište nastalo) o