Pilaantuneiden maa-alueiden puhdistus bioenergiakasvien avulla

Kirjoittajat

• Petra Manninen-Egilmez Helsingin Yliopisto, Soveltavan biologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto
• Pirjo Mäkelä Helsingin Yliopisto, Soveltavan biologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto,
• Helinä Hartikainen Helsingin Yliopisto, Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto
• Arja Santanen Helsingin Yliopisto, Soveltavan biologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto
• Mervi Seppänen Helsingin Yliopisto, Soveltavan biologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto
• Frederick Stoddard Helsingin Yliopisto, Soveltavan biologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto
• Markku Yli-Halla Helsingin Yliopisto, Soveltavan kemian ja mikrobiologian laitos, PL 27, 00014 Helsingin Yliopisto

DOI: https://doi.org/10.33354/smst.75544

Avainsanat:

fytoremediaatio, CCA,valkolupiini,kuituhamppu, raskasmetallit, bioenergia

Abstrakti

Maaperän saastuminen raskasmetalleilla sekä metalloideilla on kasvava ongelma, joka aiheuttaa uhkia sekä ihmisten että ekosysteemin toiminnalle. Tästä johtuen kiinnostus uusiin ympäristöystävällisempiin sekä taloudellisempiin maaperän puhdistusmenetelmiin on lisääntynyt. Kasvien käyttö saastuneiden alueiden puhdistamisessa eli fytoremediaatio on lupaava menetelmä, jonka avulla maaperän tai veden haitta-aineita voidaan poistaa, stabiloida, muuttaa haitattomampaan muotoon tai tuhota pilaantuneessa kohteessa. CCA (Chromated copper arsenate) on yksi eniten maailmassa käytetty puun kyllästysaine, joka on useiden vuosikymmenien ajan saastuttanut laajoja maa-alueita kuparilla, kromilla sekä arseenilla. Fytoremediaatiomenetelmät voisivat soveltua myös CCA:ta sisältävien maiden puhdistamiseen, sillä kromin, kuparin ja arseenin yhtäaikainen esiintyminen maassa vaikeuttaa puhdistamista kemiallisilla menetelmillä.
CCA:lla saastuneiden maa-alueiden fytoremediaatiota on tutkittu Helsingin Yliopistossa vuodesta 2007 lähtien lupiini- ja hamppukasvien avulla. Kasvihuonekokeiden avulla määritettiin raskasmetallien kertyminen eri kasvinosiin sekä biomassan muodostus. Kasveista havainnoitiin lisäksi lehtialan muodostus, vesisuhteet, yhteyttäminen, ravinnepitoisuus sekä juurinystyröiden muodostus. Petri-maljakokeiden avulla tutkittiin itämistä, juurien rakennetta ja anatomiaa. Lisäksi kasveista tutkitaan antioksidanttiaktiivisuutta, raskasmetallien lokalisoitumimista, fytokelatiinien muodostusta sekä määritetään kasvien tuhkapitoisuus ja koostumus.
Hamppu ja lupiini näyttäisivät soveltuvan fytoremediaatioon alueilla, joilla saastuneen maan konsentraatio on alle 200 mg kg^-1 maata. Tutkituista kasveista valkolupiini ja kuituhamppu tuottivat parhaimmat biomassat. Lisäksi ne olivat kestävämpiä kaikkia maahan lisättyjä raskasmetalleja kohtaan tuottaen parhaimman puhdistuspotentiaalin. Raskasmetallien kertyminen vaihteli kasvilajin sekä eri kasvinosien mukaan. Kasvien altistaminen raskasmetalleille laukaisee kasveissa erilaisia stressireaktioita, jotka ilmenivät morfologisina, anatomisina, fysiologisiana ja biokemiallisina muutoksina maanpäällisissä ja maanalaisissa osissa.
Viljelemällä kasveja CCA-aineilla pilaantuneilla mailla voitaisiin puhdistaa maata sekä käyttää kasvimateriaali bioenergian lähteenä sekä lisäksi vähentää raskasmetallien ja metalloidien huuhtoutumista estämällä eroosion muodostuminen.