ĆWICZENIE 9

FITOROMEDIACJA I MIKROBIOLOGICZNA REMEDIACJA ŚRODOWISK SKAŻONYCH

Zagadnienia szczegółowe:

proces bioremediacji (mikro- i fitoremediacji), technologie ex-situ i in-situ, fitodegradacja, fitoekstrakcja, fitostabilizacja, fitowolatylizacja, rizofiltracja, rizodegradacja, podstawowe właściwości roślin stosowanych do fitoremediacji, hiperakumulanty, wpływ metali ciężkich na organizmy żywe (rośliny, zwierzęta, ludzi), bioremediacja naturalna, biostymulacja, bioaugmentacja, wpływ organicznych związków toksycznych na organizmy żywe (rośliny, zwierzęta, ludzi)

Literatura zalecana:

• Buczkowski Roman, Kondzielski Igor, Szymański Tomasz: Metody remediacji gleb

zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika,

Toruń 2002. Strony 52-59, 66-92

• Marecik Roman, Króliczak Paweł, Cyplik Paweł: Fitoremediacja - alternatywa dla

tradycyjnych metod oczyszczania środowiska. 2006. Biotechnologia 3 (74). Strony 88-97

http://pfb.info.pl/files/kwartalnik/3_2006/marecik-kroliczak.pdf

• Baranowska-Morek Agnieszka: Roślinne mechanizmy tolerancji na toksyczne działanie

metali ciężkich. 2003. Kosmos 52 (2-3). Strony 283-298

http://kosmos.icm.edu.pl/PDF/2003/283.pdf

• Hanus-Fajerska Ewa, Augustynowicz Joanna, Muszyńska Ewa, Koźmińska Aleksandra:

Organizmy przydatne w oczyszczaniu środowiska z nadmiernych stężeń pierwiastków

metalicznych. 2011. Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 50. Strony 180-192

http://www.ios.edu.pl/pol/pliki/nr50/nr_50_182.pdf

• Nowak Joanna: Bioremediacja gleb z ropy naftowej i jej produktów. 2008. Biotechnologia

1 (80). Strony 97-108

http://www.pfb.info.pl/files/kwartalnik/1_2008/nowak.pdf

Zadanie 1. Oznaczanie aktywności oddechowej mikroorganizmów glebowych
w obecności toksyny oraz substancji biogennych

- skażoną miedzią glebę umieścić w czterech szczelnie zamykanych pojemnikach po 200 g
w każdym,

- pojemniki opisać: kontrola, P, N, P+N,

- do pojemników dodać odpowiednie substancje biogenne zgodnie z opisem:

• P: 20 cm³ 10% roztworu KH₂PO₄ i 10 cm³ H₂O,

• N: 10 cm³ 10% roztworu KNO₃ i 20 cm³ H₂O,

• P+N: mieszaniny 20 cm³ 10% roztworu KH₂PO₄ i 10 cm³ 10% roztworu KNO₃,

- w pojemnikach umieścić małe zlewki zawierające po 10 cm³ KOH (50 mM) i szczelnie

zamykać,

- pozostawić na 60 minut,

- po zakończeniu inkubacji zawartość przenieść do kolby miarowej, dodać 2-3 krople oranżu

metylowego,

- miareczkować 50 mM HCl do zmiany zabarwienia z żółtego na czerwony,

- ilość wydzielonego CO₂ obliczyć ze wzoru:

gdzie:

y - aktywność oddechowa gleby [Mm CO₂/g gleby],

V₀ - objętość KOH użyta do absorpcji CO₂ [cm³],

V - objętość KOH nie zobojętniona przez HCO₃^- [cm³], odpowiadająca objętości HCl zużytego do miareczkowania

M - masa próbki gleby [g]

- porównać aktywność oddechową mikroorganizmów glebowych indukowanych i nie indukowanych substancjami biogennymi.

Zadanie 2. Ocena wpływu metali ciężkich na rośliny przy różnym pH środowiska

- 4 kolby Erlenmeyera zawierające po 90 cm³ sterylnego roztworu fizjologicznego podpisać:

K, 4, 6, 8,

- do kolby podpisanej K (kontrola) wprowadzić odważony 10g gleby nieskażonej
(np. ogrodowej),

- do kolb podpisanych 4, 6 i 8 wprowadzić odważony 10g gleby skażonej manganem,

- wytrząsać przez 10 minut,

- poczekać kilka minut aby nastąpiła sedymentacja gleby,

- zlać ciecz nadosadową,

- sprawdzić pH roztworu oznaczonego K (kontrola)

- sprawdzić pH roztworów 4,6,8 i skorygować je (0,1 M kwasem solnym lub wodorotlenkiem

sodu) tak aby uzyskać odpowiednie:

• 4: pH 4

• 6: pH 6

• 8: pH 8

- uzyskane o odpowiednich pH roztwory przelać do wyznaczonych pojemników,

- na siatce umieścić siewki roślin (np. pomidora ), tak aby korzenie były zanurzone w cieczy,

- po 7 i 14 dniach określić wielkość przyrostu roślin oraz zmiany w morfologii liści
(dokumentacja fotograficzna) np. zabarwienie, obecność chlorozy i nekrozy, marszczenie się liści, porównać z kontrolą.

Zadanie 3. Liczebność bakterii rozkładających węglowodory w środowisku

- 2 kolby Erlenmeyera zawierające po 90 cm³ sterylnego roztworu fizjologicznego podpisać:

K, ZR,

- do kolby podpisanej K wprowadzić odważone 10 g gleby ogrodowej,

- do kolby podpisanej ZR wprowadzić odważone 10g gleby skażonej związkami

ropopochodnymi,

- obie kolby intensywnie zamieszać,

- kolby odstawić na kilka minut aż w wyniku sedymentacji gleba opadnie na dno, a nad nią

będzie ciecz nadosadowa,

- do 3 probówek zawierających po 10 cm³ podłoża płynnego wprowadzić po 1 cm³ cieczy

nadosadowej z kolby opisanej K (gleba ogrodowa),

- probówki opisać K1, K2, K3,

- do probówek wprowadzić ropę samochodową w objętości:

• K1: 0,01 cm³ ropy samochodowej,

• K2: 0,05 cm³ ropy samochodowej,

• K3: 0,1 cm³ ropy samochodowej,

- do 3 probówek zawierających po 10 cm³ podłoża płynnego wprowadzić po 1 cm³ cieczy

nadosadowej z kolby opisanej ZR (gleba zanieczyszczona związkami ropopochodnymi),

- probówki opisać ZR1, ZR2, ZR3,

- do probówek wprowadzić ropę samochodową w objętości:

• ZR1: 0,01 cm³ ropy samochodowej,

• ZR2: 0,05 cm³ ropy samochodowej,

• ZR3: 0,1 cm³ ropy samochodowej,

- wszystkie probówki (K1, K2, K3, ZR1, ZR2, ZR3) inkubować w temperaturze 22^oC przez

72h,

- określić wzrost bakterii w obecności związków ropopochodnych na podstawie wielkości

zmętnienia podłoża płynnego,

- dokonać porównania w zależności od pochodzenia drobnoustrojów: gleba ogrodowa, gleba

skażona

Zadanie 4. Fitostabilizacja gleb skażonych metalami ciężkimi

a). węgiel brunatny

- glebę skażona miedzią umieścić w 4 pojemnikach po 250g,

- pojemniki podpisać: K, 1, 5, 10,

- do pojemników dodać węgiel brunatny, w stosunku wagowym, tak aby uzyskać stężenia:

• pojemnik 1: 1%,

• pojemnik 5: 5%,

• pojemnik 10: 10%,

- we wszystkich pojemnikach K (kontrola), 1,5 i 10 wysiać po tyle samo ziaren pszenicy,

- po 7 i 14 dniach określić wielkość przyrostu roślin (dokumentacja fotograficzna) i porównać

b). wapno ogrodowe

- glebę skażona miedzią umieścić w 3 pojemnikach po 250g,

- pojemniki podpisać: K, 1, 2,

- do pojemników dodać wapno ogrodowe, w stosunku wagowym, tak aby uzyskać stężenia:

• pojemnik 1: 1%,

• pojemnik 2: 2%,

- we wszystkich pojemnikach K (kontrola), 1 i 2 wysiać po tyle samo ziaren pszenicy,

- po 7 i 14 dniach określić wielkość przyrostu roślin (dokumentacja fotograficzna) i porównać

UWAGA DLA PRZYGOTOWUJĄCEGO ĆWICZENIA: należy odpowiednio wcześnie (początek semestru) przygotować rośliny (wysiać) do zadania 2.

---