Adaptabilnost i fitoremedijacioni potencijal vrste Phragmites australis (Poaceae) sa odlagališta jalovine rudnika metala

Abstract

Jalovina koja nastaje tokom procesa obrade rude sadrži visoke koncentracije potencijalno toksičnih elemenata (PTE) koji lako mogu dospeti u nezagađene ekosisteme erozijom vodom ili vetrom, a kasnije i putem lanaca ishrane na više trofičke nivoe gde ispoljavaju brojne negativne efekte na sve organizme. Phragmites australis je vrsta koja se spontano javlja u plitkim vodama rudničkih/flotacionih odlagališta jalovine i odličan je kandidat za ispitivanje fitoremedijacionog potencijala kao i mehanizama koji joj omogućavaju opstanak u ekstremnim edafskim uslovima. Analizom hemijskih osobina biljaka sa odlagališta jalovine pokazan je visok stepen akumulacije metala na nivou korena, a histohemijskom lokalizacijom je potvđena imobilizacija metala u ćelijskom zidu/vakuoli biljnih ćelija, što je jedan od mehanizama tolerancije povišenih koncentracija PTE u biljkama. Analiza biohemijskog odgovora pokazala je da povišene koncentracije PTE imaju snažan uticaj na antioksidativni sistem biljaka. Pri veoma visokim koncentracijama metala u korenu biljaka najčešće dolazi do inhibicije aktivnosti enzima, dok niže koncentracije metala, kao one u listovima, mogu uticati na porast aktivnosti enzima. Osim inhibicije aktivnosti enzima, veoma visoke koncentracije metala dovode i do pada ukupnog antioksidativnog kapaciteta, kao i do povećanog stepena lipidne peroksidacije membrana, što ukazuje na to da mehanizmi odbrane biljaka nisu dovoljni na potpuno neutrališu njihove toksične efekte. Ipak, P. australis je pokazala visok potencijal za fitostabilizaciju podloga bogatih metalima, a potencijalno i za rizofiltraciju otpadnih voda poreklom iz rudnika.

The tailings resulting from ore processing contain high concentrations of potentially toxic elements (PTEs) that can easily enter unpolluted ecosystems through water or wind erosion and later through the food chain to higher trophic levels, where they have numerous negative effects on all organisms. Phragmites australis is a wetland species that occurs spontaneously in the shallow waters of mine/flotation tailings and is an excellent candidate for investigation of its phytoremediation potential and the mechanisms that allow it to survive under extreme edaphic conditions. Analysis of the chemical properties of the plant material showed a high level of metal accumulation in the plant roots, and histochemical localization confirmed the immobilization of metals in the plant cell wall/vacuole, which is one of the tolerance mechanisms to elevated concentrations of PTE. The biochemical response analysis showed the strong effects of elevated metal concentrations on the antioxidant system of plants. At very high metal concentrations in plant roots, enzyme activities are usually inhibited, whereas lower metal concentrations, e.g. in leaves, often lead to increased enzyme activities. High concentrations PTE also lead to a decrease in overall antioxidant capacity as well as increased levels of lipid peroxidation of membranes, suggesting that plant defense mechanisms are insufficient to fully neutralize toxic effects. Nevertheless, P. australis showed high potential for phytostabilization of metal-rich substrates and possibly for rhizofiltration of mining wastewater.