Czy niektóre rośliny pływające mogą pomóc w oczyszczaniu ścieków komunalnych i wód ze związków endokrynnych? Odpowiedź mogą przynieść badania prowadzone na Uniwersytecie w Białystoku przez prof. dr hab. Joannę Karpińską. Badaczka realizuje je z grantu zdobytego w konkursie Narodowego Centrum Nauki.

Prof. Karpińska chce przyjrzeć się związkom należącym do grupy nazywanej EDCs (endocrine disrupting compounds). To na przykład wykorzystywane w kosmetykach parabeny i benzofenony, czy naproksen i estrogen obecne w wielu lekach. Stosowane obecnie metody oczyszczania ścieków wykorzystujące technologie osadu czynnego nie radzą sobie z całkowitym usuwaniem związków endokrynnie czynnych.

- Skuteczność usuwania związków organicznych w oczyszczalniach ścieków komunalnych jest różna. Stopień ich usuwania zależy m.in. od konstrukcji oczyszczalni, ilości ścieków i również od rodzaju towarzyszących innych zanieczyszczeń. Np. w przypadku bisfenolu A, związku wykorzystywanego do produkcji tworzyw sztucznych, efektywność oczyszczania może wynosić nawet 99%. Niestety nawet ten 1% przedostający się do rzek czy zbiorników wodnych może poczynić w środowisku ogromne szkody, bo choć stężenia EDCs są niewielkie, to kontakt żywych organizmów z nimi jest praktycznie stały. Obecność niskich, ale stałych stężeń zanieczyszczeń organicznych nie powoduje ostrych zatruć, których objawy są łatwe do zaobserwowania, ale działa długofalowo, a efektem takiego działania jest zaburzenie równowagi hormonalnej fauny wodnej. Skutkiem są np. zjawiska feminizacji żab lub ryb, niższa rozrodczość niektórych gatunków czy wyższa częstotliwość występowania wad wrodzonych - mówi prof. Joanna Karpińska z Wydziału Chemii UwB.

Co ważne, związki z grupy EDCs kumulują się w łańcuchu pokarmowym – w każdym kolejnym ogniwie łańcucha ich stężenia są większe. Do człowieka, np. w następstwie spożywania ryb czy innych organizmów wodnych, wracają już w sporych dawkach, wyjaśnia prof. Karpińska. Podejrzewa się, że chroniczne narażenie człowieka na te związki jest m.in. przyczyną obserwowanej obecnie epidemii otyłości, cukrzycy czy innych chorób cywilizacyjnych. Badania realizowane w różnych ośrodkach naukowych wiążą częstość występowania ADHD u dzieci z narażeniem na ftalany.  

Efektywność oczyszczania ścieków ze związków endokrynnych można zwiększyć poprzez dodatkowe doczyszczanie za pomocą procesów chemicznych lub adsorpcję na węglu aktywnym. To jednak wymaga dodatkowych nakładów na nowe instalacje. Problemem jest też utylizacja powstających w ten sposób nowych odpadów. Badaczka z UwB chce więc poszukać bardziej ekonomicznych, a zarazem proekologicznych metod. Szansą jest wykorzystanie roślin pływających, takich jak wolfia bezkorzeniowa, azolla karolińska, spirodela wielokorzeniowa oraz rzęsa wodna.

- Fitoremediacja, czyli wykorzystanie roślin wodnych do oczyszczania wód i ścieków, jest stosowana od dawna. Do tego celu wykorzystywane są różne rośliny wodne korzeniowe i pływające. Oczyszczanie roślinne poprawia ogólne parametry zanieczyszczeń, takie jak ogólny węgiel organiczny (OWO), azot ogólny (NO), fosfor ogólny (PO) oraz ich rozpuszczalne frakcje. Są nawet w Polsce instalacje typu Lemna wykorzystujące rzęsę wodną. Natomiast nie było do tej pory badań nad skutecznością roślin pływających w usuwaniu związków endokrynnych – przypomina prof. Joanna Karpińska. – Wraz z moim zespołem chcę zbadać nie tylko, czy rośliny sprawdzą się w usuwaniu EDCs, ale też jak kontakt z tymi związkami wpłynie na ich rozwój i procesy życiowe: przyrost biomasy czy poziom barwników fotosyntetycznych. Jednym z etapów badań będzie określenie mechanizmu usuwania zanieczyszczeń przez rośliny. Czy związki endokrynne będą rozkładane w trakcie ich procesów metabolicznych, czy będą kumulowały się w ich tkankach, co byłoby potencjalnym problemem, bo po zakończonym etapie oczyszczania ścieku nie będzie można wykorzystać otrzymanej biomasy w rolnictwie, np. do karmienia zwierząt.

Projekt, pod nazwą „Ocena wybranych roślin pływających jako efektywnych i proekologicznch czynników w oczyszczaniu wód i ścieków ze związków endokrynnie czynnych - badania kinetyki i mechanizmu biodegradacji", będzie realizowany przez 36 miesięcy, do 2022  roku. Dofinansowanie z Narodowego Centrum Nauki wynosi 867 900 zł.

W skład zespołu badawczego wchodzą również dr Urszula Kotowska, dr Justyna Kapelewska i mgr Róża Sawczuk  z Wydziału Chemii UwB. W realizacji grantu będzie uczestniczyć także dr Alicja Piotrowska-Niczyporuk z Wydziału Biologii Uniwersytetu w Białymstoku.