Zakład Biologii Sanitarnej i Ekotechniki ĆWICZENIE 9 FITOROMEDIACJA I MIKROBIOLOGICZNA REMEDIACJA ŚRODOWISK SKAŻONYCH

Transkrypt

1 ĆWICZENIE 9 FITOROMEDIACJA I MIKROBIOLOGICZNA REMEDIACJA ŚRODOWISK SKAŻONYCH /Opiekun merytoryczny: dr hab. Teodora M. Traczewska, prof. nadzw. PWr modyfikacja: dr inż. Agnieszka Trusz-Zdybek i mgr inż. Maciej Bełcik/ 1. 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) 2. Literatura zalecana Buczkowski Roman, Kondzielski Igor, Szymański Tomasz: Metody remediacji gleb zanieczyszczonych metalami ciężkimi. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń Strony 52-59, Marecik Roman, Króliczak Paweł, Cyplik Paweł: Fitoremediacja alternatywa dla tradycyjnych metod oczyszczania środowiska Biotechnologia 3 (74). Strony ( Baranowska-Morek Agnieszka: Roślinne mechanizmy tolerancji na toksyczne działanie metali ciężkich Kosmos 52 (2-3). Strony ( Hanus-Fajerska Ewa, Augustynowicz Joanna, Muszyńska Ewa, Koźmińska Aleksandra: Organizmy przydatne w oczyszczaniu środowiska z nadmiernych stężeń pierwiastków metalicznych Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 50. Strony ( Nowak Joanna: Bioremediacja gleb z ropy naftowej i jej produktów. 2008, Biotechnologia 1 (80). Strony (

2 CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA Zad. 1: Oznaczanie aktywności oddechowej mikroorganizmów glebowych w obecności toksyny oraz substancji biogennych - Szczelnie zamykane pojemniki, małe zlewki, kolby miarowe - Gleba skażona miedzią - KH 2 PO 4 - KNO 3 - KOH - HCl - Oranż metylowy - 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: K: 30 cm 3 H 2 O, P: 20 cm 3 10% roztworu KH 2 PO 4 i 10 cm 3 H 2 O, N: 10 cm 3 10% roztworu KNO 3 i 20 cm 3 H 2 O, P+N: mieszaniny 20 cm 3 10% roztworu KH 2 PO 4 i 10 cm 3 10% roztworu KNO 3, - w pojemnikach umieścić małe zlewki zawierające po 10 cm 3 KOH (50 mm) i szczelnie zamknąć, - 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 pomarańczowy, Porównać aktywność oddechową mikroorganizmów glebowych indukowanych poszczególnymi substancjami biogennymi w stosunku do nie indukowanych. Obliczenia: - ilość wydzielonego CO 2 obliczyć ze wzoru: ( V V y 0 ) m gdzie: y aktywność oddechowa gleby [mm CO 2 /g gleby], V 0 objętość KOH użyta do absorpcji CO 2 [cm 3 ], V - objętość KOH nie zobojętniona przez HCO 3 - [cm 3 ], odpowiadająca objętości HCl zużytego do miareczkowania, M masa próbki gleby [g].

3 Zad. 2: Ocena wpływu metali ciężkich na przykładzie manganu na rośliny przy różnym ph środowiska. - Kolby Erlenmeyera - Gleba ogrodowa - Gleba skażona manganem - ph-metr - moczówki - siewki pomidora - gaza - 4 kolby Erlenmeyera zawierające po 90 cm 3 sterylnego roztworu fizjologicznego podpisać: K, 4, 6, 8, - do kolby podpisanej K (kontrola) wprowadzić odważone 10g gleby nieskażonej (np. ogrodowej), - do kolb podpisanych 4, 6 i 8 wprowadzić odważone 10g gleby skażonej manganem, - wytrząsać przez 10 minut, - poczekać kilka minut na sedymentację 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 odpowiednio: 4: ph 4 6: ph 6 8: ph 8 - po uzyskaniu roztworów o odpowiednim ph przelać je do wyznaczonych pojemników, - na kawałku gazy umieścić siewki roślin (np. pomidora), tak aby korzenie zostały zanurzone w cieczy, Po 7 i 14 dniach określić wielkość przyrostu roślin oraz zmiany w morfologii liści. Dokonać oceny pobierania przez rośliny metali ciężkich z gleby w zależności od ph. Określić: zabarwienie, obecność chlorozy i nekrozy, marszczenie się liści, porównać występujące objawy z próbką kontrolną. Zad. 3: Określenie intensywności wzrostu mikroorganizmów rozkładających węglowodory w środowisku - Kolby Erlenmeyera z roztworem fizjologicznym - Ziemia ogrodowa - Ziemia skażona związkami ropopochodnymi - Probówki - Olej napędowy

4 - 2 kolby Erlenmeyera zawierające po 90 cm 3 sterylnego roztworu fizjologicznego podpisać: K, ZR, - do kolby podpisanej K wprowadzić odważone 10 g gleby ogrodowej, - do kolby podpisanej ZR wprowadzić odważone 10g gleby wcześniej skażonej związkami ropopochodnymi, - obie kolby intensywnie zamieszać, - kolby odstawić na kilka minut do sedymentacji, - do 3 probówek zawierających po 10 cm 3 podłoża płynnego wprowadzić po 1 cm 3 cieczy nadosadowej z kolby opisanej K (gleba ogrodowa), probówki opisać K1, K2, K3, - do probówek wprowadzić olej napędowy w objętości: o K1: 0,01 cm 3, o K2: 0,05 cm 3, o K3: 0,10 cm 3, - do 3 probówek zawierających po 10 cm 3 podłoża płynnego wprowadzić po 1 cm 3 cieczy nadosadowej z kolby opisanej ZR (gleba zanieczyszczona związkami ropopochodnymi), probówki opisać ZR1, ZR2, ZR3, - do probówek wprowadzić olej napędowy w objętości: o ZR1: 0,01 cm 3, o ZR2: 0,05 cm 3, o ZR3: 0,10 cm 3, Probówki (K1, K2, K3, ZR1, ZR2, ZR3) inkubować w temperaturze 22 o C przez co najmniej 72h. Po czasie inkubacji określić wzrost bakterii w obecności związków ropopochodnych na podstawie wielkości zmętnienia podłoża płynnego, Dokonać porównania w zależności od pochodzenia drobnoustrojów: gleba ogrodowa, gleba skażona. Dokonać oceny zdolności mikroorganizmów do zasiedlania środowiska zanieczyszczonych olejem napędowym. Zad. 4: Fitostabilizacja gleb skażonych metalami ciężkimi - Pojemniki: moczówki - Węgiel brunatny - Wapno ogrodowe - Gleba skażona miedzią a) węgiel brunatny - glebę skażona miedzią umieścić w 4 pojemnikach po 100 g, - pojemniki podpisać: K, 1, 2, 3, - do pojemników dodać węgiel brunatny, w stosunku wagowym, tak aby uzyskać stężenia: pojemnik 1: 1%, pojemnik 2: 5%,

5 pojemnik 3: 10%, - we wszystkich pojemnikach K (kontrola), 1, 2 i 3 wysiać po tyle samo ziaren pszenicy, b) wapno ogrodowe - glebę skażona miedzią umieścić w 3 pojemnikach po 100 g, - pojemniki podpisać: 4, 5, - do pojemników dodać wapno ogrodowe, w stosunku wagowym, tak aby uzyskać stężenia: pojemnik 4: 1%, pojemnik 5: 2%, - we wszystkich pojemnikach 4 i 5 wysiać po tyle samo ziaren pszenicy, Po 7 i 14 dniach określić wielkość przyrostu roślin (w pkt a i b) i porównać względem siebie i próbki kontrolnej. Określić przydatność stosowania wapna ogrodowego i węgla brunatnego do fitostabilizacji gleb skażonych metalami ciężkimi.