Co je fytoremediace a mohou rostliny skutečně čistit znečištěnou půdu?

Co fytoremediace přesně znamená

Fytoremediace je souhrnný název pro metody sanace znečištěného prostředí, při kterých se k odstranění, degradaci nebo stabilizaci škodlivých látek v půdě, vodě či vzduchu využívají přímo živé rostliny a procesy spojené s jejich metabolismem. Název vznikl spojením řeckého "fyto" (rostlina) a latinského "remedium" (nápravný prostředek, léčba). Na rozdíl od klasických technických metod sanace, jako je výkop a odvoz znečištěné zeminy nebo chemická extrakce, je fytoremediace založena na tom, že rostlina sama aktivně nebo pasivně znečišťující látku přijme, naváže, přemění nebo pomůže rozložit prostřednictvím mikroorganismů ve své rhizosféře.

Fytoextrakce - rostliny jako biologická pumpa na kovy

Nejznámější formou je fytoextrakce, při které rostlina kořeny přijímá z půdy rozpustné formy těžkých kovů, jako je kadmium, zinek, nikl nebo arzen, a hromadí je ve svém nadzemním pletivu, obvykle v listech. Po dosažení dostatečné koncentrace se rostliny sklidí a bezpečně odstraní nebo spálí, čímž se znečišťující látka fyzicky odstraní z lokality. Existují takzvané hyperakumulátory - druhy schopné ve svých pletivech akumulovat koncentrace kovů stokrát až tisíckrát vyšší, než je běžné u ostatních rostlin, aniž by jim to způsobilo otravu, protože mají specializované transportní a detoxikační mechanismy umožňující kov bezpečně uskladnit ve vakuolách buněk.

Konkrétní druhy používané jako hyperakumulátory

Mezi klasické hyperakumulátory patří některé druhy rodu huřáveček (Noccaea, dříve Thlaspi) schopné extrémně akumulovat nikl a zinek, dále různé druhy kapradin rodu Pteris, které dokážou hromadit arzen v koncentracích, jež by jinou rostlinu během krátké doby zahubily, a také slunečnice, která se osvědčila při odstraňování radioaktivního cesia a stroncia z půdy po jaderných haváriích, včetně dekontaminačních projektů po havárii v Černobylu a Fukušimě. U slunečnice navíc hraje roli i velmi rozsáhlý a hluboký kořenový systém, který umožňuje zachytit kov z větší plochy a hloubky půdního profilu.

Fytostabilizace místo odstranění - jiná strategie

Ne vždy je cílem znečišťující látku z lokality úplně odstranit - u rozsáhlých, silně kontaminovaných oblastí bývá praktičtější fytostabilizace, při které rostliny svými kořeny a vylučovanými látkami naopak znečišťující kovy chemicky "uzamknou" v méně rozpustné a tedy méně pohyblivé formě přímo v půdě, čímž se zabrání jejich dalšímu šíření erozí, vyplavováním do spodních vod nebo větrnou prašností. Rostliny v tomto případě slouží spíše jako živý, samoobnovující se "poklop" bránící šíření kontaminace, než jako nástroj jejího odstranění, a bývají voleny podle odolnosti ke znečištění, nikoliv podle schopnosti kov akumulovat ve velkém množství.

Fytodegradace organických polutantů

U organických polutantů, jako jsou zbytky ropných látek, pesticidů nebo rozpouštědel, funguje jiný mechanismus - fytodegradace, při které rostlina sama nebo ve spolupráci s mikroorganismy ve své rhizosféře vylučuje enzymy schopné rozložit složité organické molekuly na jednodušší a méně toxické látky, případně až na vodu a oxid uhličitý. Topoly a vrby jsou pro tento typ fytoremediace oblíbené zejména díky velmi hlubokému a rozsáhlému kořenovému systému a schopnosti odčerpávat velké množství podzemní vody, čímž zároveň pomáhají zpomalit šíření rozpuštěných polutantů v podzemní vodě.

Fytovolatilizace - odstranění přes listy do ovzduší

Zvláštní, diskutovanou variantou je fytovolatilizace, při které rostlina přijme znečišťující látku kořeny, uvnitř ji chemicky přemění na méně toxickou, těkavou formu a tu následně uvolní do ovzduší přes listové průduchy. Tato metoda se zkoušela například u rtuti nebo u selenu, kde rostlina přemění toxickou anorganickou formu na méně nebezpečnou plynnou sloučeninu. Metoda je ovšem kontroverzní, protože polutant sice mizí z půdy, ale přesouvá se do ovzduší, odkud se může za určitých podmínek znovu usadit v okolním prostředí, a proto se v praxi používá jen omezeně a s velkou opatrností.

Rhizofiltrace - čištění znečištěné vody kořeny

Pro čištění znečištěné vody, například průmyslových odpadních vod nebo důlních výtoků s obsahem kovů, se používá rhizofiltrace, při které jsou rostliny pěstovány přímo na hladině nebo v nádržích s protékající kontaminovanou vodou a jejich hustý kořenový systém slouží jako mechanický i biologický filtr zachycující a ukládající rozpuštěné kovy. Vodní hyacint a některé druhy slanorožce se díky extrémně rychle rostoucímu kořenovému vlášení osvědčily jako velmi účinné nástroje právě pro tento typ čištění, byť vodní hyacint je zároveň invazivní druh a jeho nekontrolované vysazení s sebou nese vlastní ekologická rizika.

Výhody fytoremediace oproti technickým metodám

Hlavní výhodou fytoremediace je nízká cena ve srovnání s klasickým výkopem a odvozem znečištěné zeminy na skládku nebezpečného odpadu, dále minimální narušení struktury a biologické aktivity půdy, estetičnost zeleného řešení v porovnání s technickým zásahem, a možnost provádět sanaci přímo na místě (tzv. in situ) bez nutnosti přesunu velkého množství materiálu. Fytoremediace navíc postupně zlepšuje i celkovou kvalitu půdy díky zvýšení organické hmoty a podpoře půdní mikrobioty, což klasické technické metody sanace typicky nedokážou.

Hlavní limity a proč nejde o univerzální řešení

Zásadním omezením fytoremediace je čas - na rozdíl od rychlého technického zásahu může sanace rostlinami u silně znečištěných lokalit trvat řadu let až desítky let, protože rostliny mohou zpracovat jen omezené množství polutantu za jednu vegetační sezónu a jsou limitované hloubkou kořenového systému, obvykle jen do metru až dvou metrů půdního profilu. Metoda je navíc citlivá na typ a koncentraci znečištění - při extrémně vysokých koncentracích by samotné rostliny byly otráveny dříve, než by dokázaly efektivně látku odstranit, a proto se v praxi často kombinuje s jinými, rychlejšími sanačními postupy jako doplňková, dlouhodobá metoda.