UNIVERZITET U BANJOJ LUCIPRIRODNO MATEMATIKI FAKULTETStudijska grupa: Biologija

SEMINARSKI RAD IZ FIZIOLOGIJE BILJAKATema: Teki metali i njihov uticaj na biljke

Student: Mentor:Aleksandra Milovanoviprof. dr Tanja Maksimovi182/12

SADRAJ:1. UVOD32. IZVOR TEKIH METALA U BILJAKA43. TEKI METALI64. TEKI METALI KAO ESENCIJALNI MIKROELEMENTI74.1 Bakar (Cu)74.2 Cink (Zn)84.3 eljezo (Fe)94.4 Mangan (Mn)94.5 Molibden (Mo)104.6 Nikal (Ni)104.7 Bor (B)114.8 Kobalt (Co)115. TEKI METALI KAO POTENCIJALNO TOKSINI ELEMENTI125.1 Olovo (Pb)125.2 iva (Hg)125.3 Arsen (As)135.4 Kadmijum (Cd)135.5 Selen (Se)145.6 Hrom (Cr)146. MJERE SANACIJE KONTAMINIRANIH POVRINA156.1 Fitoremedijacija157. MONITORING TEKIH METALA178. PRIMJERI PRIMJENE TRANSGENIH BILJAKA188.1 RIZICI PRIMJENE TRANSGENIH BILJAKA189. ZAKLJUAK1910. LITERATURA20

1. UVOD

Brojnim zahvatima ovjek stalno ugroava i zagauje prirodu raznim otpadnim materijalima i otrovnim supstancama kao to su hemijska sredstva, pesticidi, vjetaka gnojiva, nekontrolisano odlaganje komunalnog otpada, nekontrolisana urbanizacija podruja i dr. Ove vrste zagaenja unitavaju ivi svijet rastresitog sloja zemljita, biljke, prekidaju bioloke tokove, a posebno ugroavaju one organizme koji djeluju na organske materije i pretvaraju ih u mineralne supstance neophodne za proces fotosinteze (bakterije, gljive, gliste i dr.). Prisustvo ovakvih materija naroito tekih metala moe da dovede do unitavanja biljaka, kao i izazivanja razliitih oboljenja.Glavni cilj ovog seminarskog rada je upoznati studente i ostale itaoce sa tekim metalima, njihovim djelovanjem i uticajem na biljke, kao i rezultat njihovog djelovanja na biljne vrste. Da bi smo uopte mogli da se bavimo uticajem tekih metala na biljke prije svega trebamo biti upoznati sa zemljitem kao prirodnom cjelinom.Pod zemljitem se podrazumijeva povrinski sloj zemljine kore nastao od matinog supstrata iz litosfere pedogenetskim procesima djelovanjem klime, vode i ivih organizama. Zemljite se sastoji od mineralnih i organskih materija. Smatra se da zemljite, zajedno sa vodom i vazduhom spada u obnovljive prirodne resurse. Meutim,s obzirom na ogranienu ukupnu koliinu i izuzetno spor proces nastajanja, kao i neprekidno zagaivanje i neracionalno koritenje od strane ovjeka, zemljite ipak treba smatrati ogranienim, odnosno uslovno obnovljivim prirodnim bogatstvom. Ono je osnovni prirodni resurs i njegova primarna funkcija je proizvodnja hrane i sirovina. Meutim, tlo slui i drugim korisnicima izvan sfere poljoprivrede i umarstva, kao to su: urbanizam, industrija, saobradajnice, razna odlagalita, vodne akumulacije i drugo. Nasuprot dugotrajnom procesu nastanka, proces oneidenja i otedenja tla (posebice pod utjecajem ovjeka) neuporedivo je bri. Proces gubljenja zemljita tee sporo, a posljedice se najede manifestuju poslije niza godina, kada vie i nema uslova za revitalizaciju ovakvih povrina. ovjek svojim aktivnostima neprekidno smanjuje ukupnu povrinu zemljita. Ovo se naroito odnosi na poljoprivredno zemljite koje postaje sve ugroenije. Osnovne ovjekove aktivnosti koje najvie degradiraju tlo odnose se prvenstveno na irenje gradova, izgradnju industrijskih kompleksa i saobradajnica, kao i deponovanje otpadnog materijala. Velike povrine zemljita izloene su intenzivnom procesu erozije, to ujedno uzrokuje unitavanje biljaka.

2. IZVOR TEKIH METALA U BILJAKA

Pojam teki metali obuhvata metale sa specifinom gustinom veom od 5 g/cm3 . Neki teki metali su u vidu elemenata u tragu neophodni - esencijalni za mnogobrojne funkcije u biljnom organizmu, samo ako se nau u minimalnim koncentracijama. Poveana koncentracija u biljkama je nepoeljna i opasna. Visoke koncentracije tekih metala u biljci izazivaju anatomske, morfoloke i fizioloke promjene na biljkama, utjeu na metabolizam fitohormona tj. na rast biljaka, smanjuju intenzitet fotosinteze, utjeu na vodni reim biljaka itd.Najee je pitanje toksinosti zapravo samo pitanje koliine, a ovaj raspon veoma varira kod svakog pojedinog elementa. Akumulacija ovih elemenata u pojedinim dijelovima biljaka moe da dovede do njihovog potpunog propadanja ili naruavanja pojedinih ivotnih funkcija.

Kao posledice kontaminacije ekosistema mogu se javiti fitotoksino delovanje i negativan uticaj tekih metala na kvalitet biljnih proizvoda. Porijeklo tekih metala u zemljitu prvenstveno je geohemijsko, to znai da potiu iz litosfere i njihova koncentracija u zemljitu zavisi od sadraja u stijenama iz kojih je potekao matini supstrat. Meutim, u poslednje vrijeme razvojem industrije i intenzifikacijom poljoprivrede dolo je do primjene raznih materija koje kontaminiraju zemljite, tako da je na nekim povrinama poveana koncentracija tekih metala usljed antropogenog uticaja. Novija istraivanja ukazuju na sve vee prisustvo tekih metala i u poljoprivrednim zemljitima, koje je dodatno ugroeno sve veom i neadekvatnom primjenom hemijskih sredstava, otpadnih i komunalnih voda i muljeva, kao i mineralnih ubriva. Ponaanje tekih metala u zemljitu uslovljeno je mnogobrojnim faktorima koji mogu uticati na njihovu mobilnost i akumulaciju od strane biljaka, a najznaajniji su reakcija zemljita, sadraj organske materije i koloidne gline. Pored ovih, i drugi faktori mogu uticati na njihovu mobilnost i tetno dejstvo kao to su vlanost, sadraj kalcijum-karbonata, hidratisani oksidi gvoa i aluminijuma, kapacitet razmjene katjona, redoks potencijal, nivo podzemne vode i dr.Karakteristika veine toksinih elemenata je da reaguju sa raznim organskim jedinjenjima stvarajui stabilne komplekse sa ligandima koji sadre kiseonik, sumpor ili azot kao donore elektrona. Toksino dejstvo zasniva se na njihovom ireverzibilnom vezivanju za metaboliki aktivne grupe u aminokiselinama, polipeptidima i proteinima. Danas se smatra da toksini elementi prvenstveno deluju na elijsku membranu, dok je oteenje enzimskih sistema u unutranjosti elije u veini sluajeva sekundarna pojava. Teki metali preko biljaka ulaze u lanac ishrane, gde u ljudskom organizmu imaju kumulativna svojstva, tj. dolazi do njihovog nakupljanja u pojedinim organima ili tkivima,gdje ispoljavaju svoje tetno djelovanje.

Glavni izvori za emisiju tekih metala su sagorijevanje fosilnih goriva, rudnici, topionice, livnice i druge grane industrije (Slika 1.). Pored toga postoje i prirodni izvori, npr. vulkani ili raspadanje stijena. Kisela sredina uzrokuje pojavu jonskih oblika metala u tlu, koji su pokretni i dostupni biljkama. To znai da u kiselim tlima postoji mogunost kontaminacije biljaka tekim metalima. Kod neutralne ili blago alkalne pH vrijednosti tla, teki metali prelaze u hidrokside (npr. Zn(OH)+ ili Cu(OH)+) da bi sa poveanjem pH vrijednosti preli u nerastvorljive hidrokside i okside. Znai da se teki metali imobiliziraju u alkalnoj sredini (reakcija tla je odnos H+ + OHjona; pH je negativni logaritam koncentracije H+ jona u gram ekvivalentima na litru rastvora). Takoer, ako je povien sadraj karbonata u tlu, teki metali se inaktiviraju tj. prelaze u oblik teko pristupaan biljci. Sadraj pristupanih oblika neorganskih i organskih polutanata u tlu je promjenjiv i prvenstveno zavisi od matinog supstrata, pH, sadraja organske mase u tlu, CaCO3 i dr.No meutim, pojava tekih metala u manjim koncentracijama pogoduje rastenju i razviu biljaka (Cu, Zn,Mn, Fe, Ni, Co i Mo), dok drugi pokazuju tetno dejstvo i pri veoma niskim koncentracijama, pa se definiu kao zagaivai (Cd, Pb, Hg, Cr). Biljke nisu evolutivno razvile visoku selektivnost pri usvajanju hranljivih elemenata pa pored elemenata koji su im potrebni - hranjivi, mogu da usvajaju i teke metale koji nemaju poznatu funkciju u biljnom metabolizmu, te predstavljaju opasnost za ivi svijet, jer preko biljaka ovi biotetni elementi ulaze u lance ishrane.Slika 1. Glavni izvori za emisiju tekih metala(http://ucinomodasrbijadise.weebly.com/zagadjenje-zemljista.html)

3. TEKI METALI

Pojam tekih metala obuhvata metale sa specifinom gustinom veom od 5 g/cm3. Jako su toksini, nisu razgradivi, uspjena im je imobilizacija u tlu i u vodenim sedimentima dok kao gasovi odlaze u atomsferu. Teki metali u vrstom stanju nisu u tolikoj mjeri toksini, ali u jonskom obliku (kationi) izuzetno su opasni ako se veu na sulfhidrilne grupe (-SH) enzima. Teki metali se dijele na: esencijalne mikroelemente (Cu, Zn, Fe, Mn, Mo, Ni, Co, B) i potencijalno toksine ili neesencijalne elemente - u koje se ubrajaju oni metali koji nisu biogeni i djeluju iskljuivo toksino kao to su (Pb, Hg, As, Cd, Se, Cr). Od ukupno deset najzastupljenijih metala u prirodi, njih sedam pripada tekim metalima, a od toga est metala svrstavamo u podskupinu esencijalnih mikroelemenata. Biljci su pristupani iz vodene otopine ili nespecifino vezani na adsorpcijskom kompleksu. Sposobnost sorpcije iona nekog metala najvie ovisi o obliku u kojem se nalazi u tlu, a manje o njegovoj koliini. Sposobnost akumulacije tekih metala razlikuje se kod pojedinih biljnih vrsta, a najvei afinitet prema tim elementima pokazuje povre. Najintezivnije se nakupljaju u biljkama cink, bor, molibden, kobalt, u manjoj mjeri mangan, eljezo i aluminij, a najmanje bakar, olovo i krom. U elemente koji se intezivno translociraju ubrajaju se: mangan, kadmij, bor, molibden i selen, srednje nikal, kobalt, bakar, a sporo krom, olovo i iva.4. TEKI METALI KAO ESENCIJALNI MIKROELEMENTI

4.1 Bakar (Cu)

Bakar - hemijski element, metal VIIIB grupe. Posjeduje 18 izotopa ije se atomske mase nalaze izmeu 58-73. Postojana sa samo dva: 63 i 65. Poznat je jo od davnina, kao osnovni sastojak bronze. isti bakar je crvenkasto-braon boje, mek metal, vrlo velike toplotne i elektrine provodljivosti. Na vazduhu ne podlijee koroziji, ali dugim stajanjem na njemu bakar se prevlai zelenom patinom baznih soli bakra (hidroksi karbonata, hidroksisulfata ili hidroksihlorida). Ako se u vazduhu nalazi velika koliina sumpordioksida umjesto zelene patine stvara se crni sloj bakar sulfida.

Pokretljivost bakra u biljkama je osrednja. Ascedentni transport i reutilizacija u velikoj mjeri zavise od stepena obezbeenosti biljaka ovim elementom. Ako ga nema dovoljno, premjetanje iz korjena u nadzemne organe, kao i iz starijih listova u mlade, neznatno je. Iz listova penice koja je obilno obezbeena bakrom u toku nalivanja zrna, premjeta se 70% bakra u zrnu. Nasuprot tome, iz listova kojima nedostaje bakra, premjetanje je svega 20%.Koncentracija bakra u biljkama kree se od 5 do 30mg/kg u suvoj materiji. Ukoliko je njegov udio u suvoj materiji lista manji od 4mg/kg, smatra se da biljke nisu u dovoljnoj mjeri obezbeene, sadraj preko 20 do 100mg/kg ukazuje na veliku koncentraciju ovog elementa. Osetljivost biljnih vrsta na njegov nedostatak je razliita. U izrazito osetljive biljke ubrajaju se ovas, penica, ozimi i jari jeam, lucerka, duvan, spana. Do toksinog dejstva ovog elementa dolazi ako je njegov ukupan sadraj u zemljitu od 25 do 40mg/kg i ako je pri tome pH vrednost zemljita ispod 5,5. Moe se rei da se velika koliina bakra javlja u kiselim zemljitima. Bakru, kao ekolokom iniocu, treba pokloniti odgovarajuu panju imajui u vidu ne samo potrebe biljaka i ivotinja za ovim elementom, ve i injenicu da je u veim koncentracijama veoma toksian. Prvi simptomi (iako nisu specifini) javljaju se na starijim listovima u vidu marginalnih i vrnih hloroza koje se progresivno mijenjaju u nekroze, to se obino zavrava defolijacijom (Slika 2.). Tipini znaci nedostatka bakra su venjenje, uvijanje listova, odumiranje mladih listova, nekroza, hloroza, smanjenje porasta i prinosa.

4.2 Cink (Zn)

Cink spada u grupu elemenata ija je pokretljivost u biljkama osrednja. Njegovo premetanje iz starijih u mlae organe naroito je sporo kod nedovoljne obezbeenosti cinkom. U sluaju kada je njegova koncentracija u spoljanjoj sredini visoka, taloi se u korenu. Koncentracija cinka u suvoj materiji biljaka kree se od 1 do 10.000mg/kg suve materije, u proseku 30 do 150mg/kg, najee 20 do 50mg/kg. Pri koncentraciji od 10 do 20mg/kg moe se raunati sa latentnim, pa ak i akutnim nedostatkom cinka. Zbog viestruke uloge u razvoju biljaka, nedostatak cinka izaziva velike promjene, kako u razmjeni materija, tako i u morfolokoj i anatomskoj grai biljaka. Od biljaka, na nedostatak cinka naroito su osetljivi kukuruz i jabuka. Cink se ubraja u umjereno toksine metale. Njegova toksinost za biljke manja je od bakra. Znaci velike koncentracije cinka kod biljaka najee se javljaju na kiselim tresetnim zemljitima, na zemljitma koja su nastala iz matinog supstrata bogatog cinkom, kao i u okolini rudnika i topionica cinka. Vidljivi simptomi vika ovog elementa javljaju se kada njegova koncentracija u suvoj materiji prelazi 300 do 5.000mg/kg. U ovim sluajevima, kod biljaka dolazi do nieg rasta, smanjenja korjenovog sistema, obrazovanja sitnih listova i nekroze listova.

4.3 eljezo (Fe)

eljezo je vrlo bitno u razvoju asimilacijske povrine, odnosno zelenog lia i ak 80% ukupnog eljeza nalazi se u hloroplastima. Biljke usvajaju eljezo u obliku Fe2+, Fe3+ i u obliku kelata. Usvajanje je povezano s redukcijom pa kod nedostatka eljeza u tlu biljke izluuju iz korijena fenole i reducirajue agense. Kompeticiju kod usvajanja eljeza pokazuju bakar , kobalt, nikal, cink, krom i mangan, a kod viih vrijednosti pH smetaju Ca2+ i fosfati. Vano je napomenuti da nitratna ishrana smanjuje, a amonijana poveava usvajanje eljeza. Koncentracija eljeza u biljkama je najee unutar granice 50 1000 ppm. Pokretljivost je u biljkama osrednja do loa jer je 80 90 % eljeza vrsto vezano. eljezo je potrebno za sintezu hlorofila, redukciju nitrita i sulfata, asimilaciju N2, transport elektrona. Kritina granica nedostatka eljeza je 50 150 ppm u suhoj materiji, a manjak se oituje interkostalnom hlorozom. Suviak eljeza se rijetko dogaa osim u vrlo kiselim, slabo prozraenim tlima. Kritina toksina granica eljeza je 400 1000 ppm.U tlu eljezo potjee iz primarnih i sekundarnih minerala. Njihovim raspadanjem oslobaa se eljezo koje u kiselim tlima brzo gradi sekundarne minerale. 4.4 Mangan (Mn)

Prosjean sadraj u biljkama je 50-250 ppm, a ovisi od biljne vrste i biljnog dijela. Sastavni je dio mnogih enzima, a nezamjenjiva je uloga u fotosintetikom transportu. Vrlo znaajnu ulogu ima u oksidoredukcijskim procesima. Aktivator je elektrona u fotolizi vode. Znaajan je za ekonominije iskoritavanje drugih hraniva u tlu. Toksinost Mn javlja se kada je u tlu koncentracija vea od 1000 ppm. U tlu najveim dijelom potjee iz MnO2, sadre ga razliiti oksidi stepena oksidacije od +2 do +7. Ukupan sadraj Mn u zemljitu je 200-3000 ppm od ega je biljkama raspoloivo 0.1-1.0%. U neutralnoj i lunatoj sredini pristupanost mangana je smanjena, a raspoloivost raste poveanjem kiselosti i redukcije do Mn2+. Redukovani Mn biljke lako usvajaju te se oznaava se kao aktivan oblik, dok su vie oksidirani oblici inaktivni. Oranii sloj ga sadri vie o odnosu na podorane slojeve, isto tako vie ga je na teim i karbonatnim, a manje na lakim i pjeskovitim zemljitima. U vlanijim uslovima, porastom redukcije, pristupanost se poboljava. Simptomi nedostatka su u obliku mrko utih mrlja na listu. Nedostatak se ee zapaa u 'sunim' godinama. Suviak mangan se moe prepoznati po smeim mrljama na starijem liu, to se esto moe zamijeniti sa nedostatkom eljeza. Takoer se smanjuje i prinos. Suviak mangana u biljkama moe izazvati nedostatak eljezo, molibden i magnezij u biljkama.

4.5 Molibden (Mo)

Biljke sadre vrlo malo molibdena ak ispod 1 g ( 0.1 0.5 g u suvoj materiji ), a relativno vei sadraj molibdena je u leguminozama i krstaicama. Pokretljivost molibdena u biljkama je osrednja. Biljke ga usvajaju u obliku MoO42- i u biljkama egzistira kao anijon pa mu pristupanost raste porastom lunatosti. Fizioloka uloga mu je da sudjeluje u oksidaciji sulfita do sulfata, redukciji nitrata te se kod nedovoljne opskrbe molibdenom smanjuje aktivnost nitratne reduktaze i dolazi do naruavanja hloroplastne strukture. Manjak molibdena je rijetka pojava kad imamo manje od 0.1 ppm u suhoj tvari lia. Kritina granica toksinosti je 200 1000 g. Molibden je prijelazni element koji je u vodenoj sredini anijon. Sadraj molibdena u zemljitu je izuzetno nizak 0.6 3 ppm. Kisela tla sa dosta slobodnog eljeza i aluminija sadre malo molibdena.4.6 Nikal (Ni)

Nikal se u biljkama nalazi u vrlo niskim koncentracijama od 1-10 ppm, preteno u dvovalentnom obliku . Toksine granice od 10-50 ppm moe lako dostii na tlima koja su kontaminirana primjenom gradskog otpada kao organskog gnojiva ili na tlima gdje je matini supstrat bogat Ni, kao to su primjerice lapori. Znaajan je za usvajanje Fe, neophodan za aktivnost enzima ureaze, a ima uticaj i na klijanje sjemena.

4.7 Bor (B)

Koncentracija bora u biljkama vea je nego u zemljitu. U suvoj materiji biljaka njegovo uee u proseku se kree od 2 do 70 mg/kg. Monokotiledone biljke obino sadre 2 do 5mg/kg, a dikotiledone 20 do 80mg/kg. Koncentracija ovog elementa naroito je visoka u generativnim organima, praniku, plodu i igu, u listovima i to posebno u rubnom dijelu lista. Bor se ubraja u elemente koji su neophodni biljkama. Njegov nedostatak, naroito kod dikotiledonih biljaka izaziva velike fizioloke i morfoloke promene. Prevelika koliina bora takoe izaziva fizioloke i morfoloke promene kod biljaka. Otpornost biljaka prema visokim koncentracijama bora je razliita. Najosetljivije su smokva, breskva, pasulj i vinova loza. Srednje tolerantne su kukuruz, luk, argarepa, paradajz, duvan i krompir, a najtolerantnije su eerna repa i pamuk. Od biljaka, avokado ima najveu koncentraciju bora 7 10mg/kg u sveem obliku, zatim stono voe 1,4-3,5mg/kg, kotiavo i bobiasto voe 0,3-2,4mg/kg. itarice sadre od 1-5ppm bora. Toksino dejstvo bora ispoljava se ako je njegovo uee u suvoj materiji biljaka vei od 100 do 1.000mg/kg.

4.8 Kobalt (Co)

Kobalt je teki metal koji pripada skupini beneficijalnih elemenata. Biljke sadre od 1-40 ppm Co. Konstituent je vitamina B12 te se u tom obliku unosi u organizam. Toksine koliine za ljudski organizam nisu poznate. Koncentracija u tlu je niska, od 0.02-0.5 g. Neophodan je element za simbiotske nitrofiksirajue mikroorganizme, tj. za fiksaciju atmosferskog kiseonika kod leguminoza. Viak i nedostatak se oitavaju uglavnom na korjenu.5. TEKI METALI KAO POTENCIJALNO TOKSINI ELEMENTI

5.1 Olovo (Pb) Najvei zagaivai prirode olovom su motorna vozila. Nakupljanje olova u biljkama, u blizini autoputeva zavisi od udaljenosti biljaka od saobraajnice, pokrovnosti zemljita biljkama, duine trajanja vegetacije, pravca i intenziteta vetra. Intenzitet kontaminacije biljaka olovom smanjuje se njihovom udaljenou od velikih saobraajnica. Biljke olovo u neorganskom obliku slabo usvajaju i premetaju u nadzemne organe, izuzev na kiselim zemljitima. Organska jedinjenja olova, veoma se brzo usvajaju i transportuju u nadzemne delove biljaka. Taloenje olova kod veine biljaka intenzivnije je u korjenu.Velika mo korjena u akumulaciji olova mogla bi da bude i jedan vid zatite nadzemnog dijela. Olovo u veim koncentracijama inhibira izduavanje korjena i rast listova, inhibira proces fotosinteze, utie na morfoloko-anatomsku grau biljaka. Smatra se da penica i soja imaju relativno visoku tolerantnost prema olovu. Spana se ubraja u osetljive biljke. Kod ove biljne vrste ve pri koncentraciji od 10mg/kg suve materije, prinos se znaajno smanjuje.

5.2 iva (Hg)

Sva jedinjenja ive su izuzetno toksina za biljke i ivotinje. Fitotoksinost ive ne predstavlja vei ekoloki problem. Koncentracija pri kojoj se uoavaju simptomi vika ive na biljkama znatno je iznad onih koji se u normalnim uslovima nalaze u zemljitu. Sem toga, pristupanost ive u zemljitu za biljke je obino niska. Smatra se da korjen predstavlja prepreku veem nakupljanju ive u izdanku.Prema ispitivanjima, Beauforda (1970) akumulacija ive u korjenu je dvadeset puta vea nego u izdanku. Koncentracija ive u biljkama kree se u prosjeku od 10 do 200ng/g suve materije, a u blizini nalazita ive od 500 do 3.500ng/g. Kod ita, koncentracija ive je od 3 do 10 puta nia u zrnu nego u slami. U zrnu jema i penice, koncentracija ive se kree oko 1 do 2ng/g suve materije. iva naruava grau biomembrana i mijenja aktivnost enzima ime naruava razmenu materija i inhibira rast i razvie biljaka.5.3 Arsen (As)

U biljkama koje se koriste u ishrani sadraj arsena nalazi se u granicama normale, osim ako nisu gajene na kontaminiranom zemljitu. Sadraj arsena u biljkama je obino znatno nii nego u zemljitu. Njegova koncentracija u suvoj materiji biljaka u proseku se kree od 1 do 7mg/kg suve materije. U ekstremnim uslovima zabiljeena je koncentracija od 3.46 mg/kg. Nakupljanje, a samim tim i toksinost ovog elementa, vea je na kiselim zemljitima, posebno ako je pH vrednost zemljita manja od 5. Na teim zemljitima ree dolazi do njegovog toksinog dejstva nego na pjeskovitim, jer se kod prvih arsen bolje vezuje. Osetljivost biljaka na visoke koncentracije arsena je razliita. U najosetljivije vrste spadaju pasulj, lucerka i uopte leguminoze, dok su tolerantne vrste krompir, paradajz i argarepa. U prirodi se veoma rijetko moe uoiti fitotoksino dejstvo visokih koncentracija arsena ili njegovo nepovoljno dejstvo na prinos biljaka. Poto je koncentracija arsena u biljkama niska, njegovo ulaenje u lanac ishrane preko biljaka je neznatno.

5.4 Kadmijum (Cd)

Kod brojnih biljnih vrsta intenzitet transporta kadmijuma u nadzemnim organima je u korelaciji sa njegovom koncentracijom u hranljivoj podlozi. Kadmijum usvojen iz hranljive podloge uglavnom se zadrava u korenu. Udeo ovog elementa u stablu i listovima biljaka je priblino isti ali manji od njegove koncentracije u podzemnom delu biljke. Neke biljke (detelina) imaju sposobnost da akumuliraju kadmijum usvojen iz zemlje. U semenu itarica, gajenih na jako kontaminiranim zemljitima, najee ne prelazi 1mg/kg suve materije. Ovaj element najvie se apsorbuje u paradajzu, salati i spanau. Kod pomenutih vrsta, koncentracija kadmijuma u vegetativnim nadzemnim organima moe iznositi i do 160mg/kg. Vee koncentracije u biljkama inhibiraju metabolizama gvoa, izazivaju hlorozu i time smanjuju intenzitet fotosinteze. Isto tako, visoke koncentracije kadmijuma inhibiraju disanje i transport elektrona u procesu oksidativne fosforilacije. Kadmijum inhibira transpiraciju kao i pokrete elija zatvaraica stominog aparata. Toksinost Cd izraena je zbog njegovog velikog afiniteta za tiolne grupe (SH) u enzimima i drugim proteinima. Glavni izvor oneienja Cd su topionice metala, a u tlo moe doi i primjenom gradskog smea kao gnojiva, komposta i mulja, te gnojidbom fosfornim gnojivima. Nalazi se u cigaretnom dimu, a velike koliine oslobaaju se izgaranjem ugljena i razliitih ulja.Posljednjih godina glavna tema mnogih istraivanja u cijelom svijetu bila je pristupanost i mobilnost tekih metala u tlu, kao indikator potencijalnog rizika toksinosti i negativnih posljedica na kvalitetu tla i vode, te potreba za ocjenom utjecaja na okoli budui da broj kontaminiranih podruja raste.

5.5 Selen (Se)

Kapacitet nakupljanja selena kod pojedinih biljaka znaajno se razlikuje. Velikom sposobnou nakupljanja selena odlikuju se razliite vrste roda Astralagus (Leguminosae), Conopsis (Compositae), Stanleya (Cruciferae) i Xylorhiza (Compositae). Koncentracija selena u njima kree se od 10 mg/kg suve materije (Adriano 1986). U drugu grupu biljaka mogu se ubrajati vrste rodova Aster, Atriplex, Mentizelia i Sideranthus. Koncentracija selena u njima iznosi nekoliko stotina mg/kg. Selen nije neophodan element za vie biljke. Stimulativno dejstvo niskih koncenracija na rast biljaka se ne iskljuuje. Njegovo toksino dejstvo je predmet detaljnijeg prouavanja. Ogromne koliine selena inhibiraju rast i izazivaju hlorozu. Ovaj element se najvie akumulira u takama rasta i semenu. Kod mnogih biljaka pojava mirisa belog luka ukazuje na prekomerno nakupljanje selena.5.6 Hrom (Cr)

Zemljite veinom sadri ispod 100 ppm hroma, gdje se pojavljuje u razliitim oksidacionim stanjima (od +2 do +6) i kao metal (valencija 0). On je toksian metal, a toksinost zavisi od njegove valentnosti. Spojevi esterovalentnog hroma klasifikovani su kao vrlo otrovni zbog visokog oksidacionog potencijala i sposobnosti prodiranja u ljudsko tijelo, te su mnogi kancerogeni. Do trovanja dolazi samo ako ga tla ili pitka voda sadre u veoj koliini. Trovalentni Cr je nutritivni element, te se nalazi u mnogim namirnicama ( poriluk, melasa, pivski kvasac, orasi i dr. ). Hrom je znaajan u organizmu jer sudjeluje u razgradnji eera tako to utjee na djelovanje inzulina. Nedostatak kroma uzrokuje pojavu dijabetesa , kolesterola i masnoe u krvi. Takoer utvreno je da izaziva alergijske reakcije. U atmosferu, tlo i vodu dospijeva prvenstveno iz industrijske proizvodnje.

6. MJERE SANACIJE KONTAMINIRANIH POVRINA

Osnovna podjela naina ienja kontaminiranog tla je: ex-situ tj. izmjetanje kontaminiranog tla na odlagalita in-situ je tretman bez pomicanja tlaTehnike ienja tla: hemijske fizike biolokeZajednike odlike ovih tehnika su da nepovratno utiu na osobine tla, unitavaju bioloku raznovrsnost, tlo postaje neupotrebljivo za uzgoj biljaka i skupe su. Najprihvatljivija tehnika dekontaminacije tla je fitoremedijacija - koritenje biljaka u uklanjanju, prijenosu, stabilizaciji i degradaciji oneiivaa iz zemljita.

6.1 Fitoremedijacija

Globalno zagaenje, do kojeg je dovelo konstantno zagaivanje okolia bez prevelikog razmiljanja o posljedicama, potaklo je mnoge strunjake iz podruja prirodnih znanosti na traenje to efikasnijeg rjeenja ienja okolia. Procesi u biljkama, uslovljeni prisustvom zagaujuih materija u posmatranoj sredini, ukazuju na veliki potencijal ienja preko biljaka. Takve biljke su nazvane fitoremedijatori. Pomou biljaka fitoremedijatora, koje imaju sposobnost da akumuliraju metale i radionuklide u nadzemni dio izdanka, ostvaruje se mogunost dekontaminacije zemljita i tehnogenih supstrata. Poslije koritenja zelenih biljaka za ienje terena, dekontaminirano zemljite moe biti koriteno za poljoprivredu.Fitoremedijacija uspjeno djeluje na: smanjenju rizika od tekih metala iz zemljita smanjenju rizika za vodene resurse smanjenju rizika za zdravlje ljudi

Biljke koritene u ovim postupcima se nakon etve unitavaju, najee spaljivanjem, te se njihov pepeo odlae na posebna odlagalita. Ovako dobiven pepeo je zanimljiv i vrijedan resurs iz kojeg bi se mogli ponovo iskoristiti metali. Na postupcima ekstrahiranja metala iz pepela spaljenih biljaka danas se vre istraivanja. Dobri fitoremedijatori su biljne vrste koje mogu podnijeti visoku koncentraciju navedenih zagaivaa, te su u mogunosti nakupljati veliku koliinu istih. Najvie ih je meu kupusnjaama (Brassicaceae). Neke od biljaka fitoremedijatora su: suncokret (Helianthus anuus), slak (Ipomea triloba), crna rotkva (Brassica nigra), repa (Raphanus sativus), mutarda (Brassica juncea), uljana repica (Brassica napus), kopriva (Urtica dioica) i dr.Kao to svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke, tako je i s fitoremedijacijom. Prednost je, kao prvo, injenica da je to najmanje tetna metoda zbog koritenja prirodnih organizama i minimalnog uznemiravanja okolia. Nadalje, cijena je manja nego kod nekih tradicionalnih naina ienja tla. Motrenje biljaka je lako, a postoji i mogunost ponovnog iskoritavanja metala. Nedostaci ove metode su u njezinoj ogranienosti na povrinski sloj, odnosno dubina ienja zavisi od dubine korijena biljaka, veina biljaka je selektivna za odreeni metal, rast im je esto usporen, proizvode relativno malo biomase, najee se mogu koristiti samo u njihovim prirodnim stanitima. Takoer, fitoremedijacija je dugogodinji proces. Prisutni su problemi sa ispiranjem zagaivaa u podzemne vode, to nije u potpunosti mogue sprijeiti, kao i mogunost dolaska ivotinja u kontakt s fitoremedijatorom, te time i ulazak zagaivaa u hranidbeni lanac. Alternativa je razvoj transgenih biljaka s poboljanim svojstvima unosa metala, akumulacije i tolerancije. Primjena fitoremedijacije se moe ubrzati dodavanjem helatnih agenasa. Na primjer dodavanjem helatnih agenasa: limunske kiseline i EDTA (Etilendiamintetraoctena kiselina), akumulacija olova se poveava nekoliko desetina puta.

7. MONITORING TEKIH METALA

MONITORING predstavlja sistem sukcesivnih osmatranja elemenata ivotne sredine u prostoru i vremenu. Cilj je prikupljanje podataka kvantitativne i kvalitativne prirode o prisustvu i distribuciji zagaivaa, praenje emisija i imisija, izvora zagaenja i njihovog rasporeda, transporta polutanata i odreivanje njihovih koncentracija na odreenim mernim takama (Munn, 1973). Vaskularne biljke mogu precizno ukazati na prisustvo i intenzitet razliitih zagaujuih materija (teki metali, hemijske materije, itd.) u vazduhu i zemljitu, kako u prirodnim ekosistemima, tako i u urbanim sredinama. U biomonitoringu tekih metala najee se analiziraju listovi i kora drvea, ali je takoe preporuljiva primena korenova i rizoma u proceni zagaenja. Akumulacija tekih metala u biljkama, u veim koncentracijama ukazuje na relativno poveanje i irenje zagaenja na stanitu. Primjena viih biljaka u indikaciji zagaenosti zemljita zasniva se na njihovoj sposobnosti da "absorbuju " metale (posebno teke metale) i druge toksine supstance iz zemljita, transportuju ih kroz svoj organizam ili ih, na odreenom mestu akumuliraju. Pojedini od tekih metala su ak neophodni biljkama kao mikroelementi (mangan, cink, bakar, molibden) to je ve bilo objanjeno u tekstu iznad. U prirodnim uslovima, na zemljitima bogatim tekim metalima, naroito iznad rudnih leita, razvijaju se specijalizovane vrste ili genetiki diferencirani "hemoekotipovi", koji specifino ukazuju na prisustvo tekih metala ili nekog posebnog hemijskog elementa u podlozi. Generalno, biljke adaptirane na ovakva zemljita bogata razliitim metalima su oznaene kao METALOFITE i mogu biti indikatori tano odreenih mineralnih, odnosno rudnih naslaga na razliitim mestima na Zemlji. INDIKATORI TEKIH METALA su one vrste (mahovine, kopnene i vodene biljke itd.) koje svojim prisustvom ukazuju na postojanje, a eventualno i poveane koncentracije, pojedinih tekih metala u zemljitu. Biljne vrste indikatori serpentinitskih stanita, ukazuju na tla siromana Ca a obogaena Mg, kao i Ni, Cr i Co u zemljitu. Vrsta Viola arsenica je indikator zemljita koja su bogata arsenom. Biljne vrste koje ukazuju na poveanu koncentraciju nitrata i nitrita u zemljitu i obino naseljavaju nitrifikovana stanita. HIPERAKUMULATORI se definiu kao one vrste koje su sposobne da taloe (akumuliraju) metale u koncentracijama koje su i do 100 puta vee od koncentracija koje su izmerene kod ostalih biljaka koje ne akumuliraju teke metale. Najvei broj biljaka hiperakumuliraju nikl (Ni), oko 30 biljaka absorbuju ili kobalt (Co) ili bakar (Cu) i/ili cink (Zn), a mali broj biljaka akumuliraju mangan (Mn) i kadmijum (Cd).Jedna od najinteresantnijih i najkontroverznijih biljaka za bioloku indikaciju zagaenosti zemljita u urbanim ekosistemima je - kiselo drvo (pajasen). Vrsta introdukovana iz Azije u Evropu sredinom 18-og veka, kao hrana za uzgoj svilene bube. Danas jedna od najbolje prilagodjenih adventivnih liscarskih vrsta na kompleksne uslove zagadjenih gradskih biotopa. U uslovima visoke zagadjenosti uspeva bez ikakvih, makroskopski i mikroskopski vidljivih ostecenja na listovima. U listovima kiselog drveta u uslovima zagadjene sredine konstatovana je vec pocetkom sezone relativno velika kolicina ukupnog hlorofila, kolicina koja premasuje sadrzaj hlorofila u uslovima jedinke koja se razvija u nezagadjenoj sredini. Tokom sezone se kolicina ukupnog hlorofila neprestano povecava i najvecu vrednost dostize u avgustu. Istovremeno, u listovima iz nezagadjene sredine sadrzaj hlorofila tokom sezone konstantno opada, sa minimumom u julu i blagim povecanjem u vlaznijem jesenjem periodu.

8. PRIMERI PRIMJENE TRANSGENIH BILJAKAIako se teki metali i metaloidi ne mogu enzimatski razlagati kao to je to sluaj sa organskim kontaminantima, genetski inenjering moe doprineti poboljanju fitoremedijacije tekih metala. Rugh i saradnici sa Univerziteta Georgia izvrili su transfer gena za bakterijalnu reduktazu jona ive u Arabidopsis thaliana i utu topolu, i time poveali toleranciju na jone ive, kao i konverziju u manje toksinu formu elementarne ive. Takva forma ive se zatim oslobaa putem volatilizacije iz transgenih biljaka. Drvenasta vrsta duvana tobacco (Nicotiana glauca), koja brzo raste i produkuje veliku koliinu biomase, genetski je modifikovana unoenjem gena TaPCS1, poreklom iz penice koji kodira fitohelatin sintazu. Transgena semena pokazala su veliku toleranciju na kadmijum i korjenovi koji su se razvili iz ovakvih semena bili su za 160 % dui u odnosu na kontrolne biljke.8.1 RIZICI PRIMENE TRANSGENIH BILJAKA

Mogue je nekontrolisano irenje transgena putem ukrtanja sa populacijama divljih srodnika, nekontrolisano irenje transgenih biljaka u odnosu na njihovu viu adaptivnu vrednost (npr. tolerancija na metale), ili njihovu generalno govorei korovsku prirodu. Bioloka transformacija metala u oblike koji su vie biodostupni, to bi uzrokovalo poveano izlaganje divljih vrsta i ljudi tim metalima.9. ZAKLJUAK

Za odvijanje osnovnih ivotnih procesa poput fotosinteze i disanja biljkama su potrebni odreeni makro i mikroelementi, no meutim postoje odreene materije poput tekih metala koji uodreenim koliinama mogu da narue njihov rast i razvoj kao i odvijanje osnovinih fiziolokih procesa.

10. LITERATURA

Jablanovi, M. (1995): Biljka u zagaenoj sredini. Nauna knjiga. Univerzitet u Beogradu. Pritina

Banja Luka, maj 2015

18