FITOREMEDIACJA Jest to proces polegający na wprowadzeniu roślin do określonego ekosystemu w celu asymilacji zanieczyszczeń poprzez korzenie i liście. Proces ten jest wykorzystywany do usuwania takich ksenobiotyków jak: - Metale ciężkie - Pestycydy - Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne - Polichlorowane bifenyle. Fitoremediacja została odkryta i udokumentowana już ponad 300 lat temu. Jednak dopiero we wczesnych latach osiemdziesiątych XX wieku proces ten został wykorzystany na skalę technologiczną. Fitoremediacja jest traktowana jako technologia przyjazna dla środowiska.
ZALETY I OGRANICZENIA RÓŻNYCH TECHNOLOGII FITOREMEDIACYJNYCH Typ techniki fitoremediacyjnej Fitoekstrakcja Fitostabilizacja Fitoutlenianie Fitofiltracja/ Rizofiltracja Zalety Roślina powinna być zdolna do wytwarzania dużej ilości biomasy Zapobiega usuwaniu gleby. Niskie koszty procesu Wspomaganie procesu odnowy ekosystemów Zamiana ksenobiotyków w mniej toksyczną postać Może być prowadzona in situ (pływające tratwy na stawach) lub w odpowiednio przygotowanym miejscu (system zbiorników) Ograniczenia Rośliny z grupy hiperakumulatorów charakteryzują się powolnym wzrostem Fitomasa musi być poddana odpowiednim procesom unieszkodliwiania Wymagane jest dodatkowe nawożenie lub modyfikacja gleby Zanieczyszczenie lub metabolit może podlegać procesowi kumulacji w trakcie wzrostu rośliny Konieczne są specjalne urządzenia (bioreaktory)
BIOCZUJNIK (biosensor) urządzenie analityczne, w którym do detekcji substancji chemicznych wykorzystuje się substancje aktywną biologicznie w połączeniu z odpowiednio dobranym przetwornikiem.
Obserwowany sygnał ELEKTRONIKA Elektroda Fotometr Fluorometr PRZETWORNIK termistor tranzystor FET kryształ piezoelektryczny Możliwa zamiana: Substancji Jonów Światła Fluorescencji Ciepła Masy SKŁADNIK BIOLOGICZNY Enzymy Organelle Przeciwciała Komórki Kwasy nukleinowe Tkanki RECEPTOR Analit
GŁÓWNE TYPY SKŁADNIKÓW BIOLOGICZNYCH BIOKATALIZATOR - Enzymy - Mikroorganizmy - Organelle - Tkanki zwierzęce RECEPTOR POWINOWACTWA - Przeciwciała - Kwasy nukleinowe - Membranowe receptory komórkowe
BIOCZUJNIKI Z warstwą receptorową zawierające makroorganizmy ZALETY: - Trwałość komórki jako materiału biologicznego - Olbrzymia różnorodność mikroorganizmów - Wysoka czułość - Szybka odpowiedź i krotki czas testu (często 15 min i mniej) - Łatwość użycia - Zredukowany koszt testu - Możliwość użycia w warunkach polowych i on-line
GŁÓWNE TYPY PRZETWORNIKÓW - Elektrochemiczne (zmiana napięcia lub prądu) - Optyczne (zmiana fluorescencji, absorbancji, światła odbitego) - Akustyczne (zmiana częstotliwości) - Kalorymetryczne (zmiana temperatury)
WYKORZYSTANIE BIOCZUJNIKÓW W MONITORINGU ŚRODOWISKA II. Monitorowanie środowiska Można wyrazić dwa podstawowe kierunki zastosowania bioczujników 1. Wykrywanie specyficznych zanieczyszczeń w próbkach, zwykle za pomocą bioczujników enzymatycznych lub biopowinowactwa. 2. Wykrywanie nieoczekiwanych zmian w chemii środowiska (również on-line) zwykle za pomocą szerokozakresowych bioczujników opartych na preparatach komórkowych.
Tabela. Bioczujniki do monitorowania środowiska Oznaczana substancja 2,4- dinitrofenol Fenole Azotany (III) Naftalen Herbicydy triazyn. Formaldehyde Rtęć (II) Fosforany org. Metale ciężkie Insektycydy Herbicydy Chlorofenole Biologiczny element Monoklonowe przeciwciała Oksydaza polifenolowa Reduktaza azotynowa Pseudomonas+lux plasmid Mieszanina enzymów Dehydrogenaza formaldeh. Ureaza Acetylocholinoesteraza Ureaza Acetylocholinoesteraza Synechocuccus Escherichia coli Przetwornik czujnika Elektroda potencjometryczna Elektroda amperometryczna Gazowy czujnik NH 3 Fotowzmacniacz Spektrofotometr UV Czujnik piezoelektroniczny Gazowa elektroda CO 2 Elektroda ph Mikrokalorymetr Światłowodowy czujnik ph Amperometria pośrednia Amperometria pośrednia