Bioremediation of soils contaminated with heavy metals by using hyperaccumulator Arabidopsis halleri

Hiperakumulatory ze względu na ich zdolności do akumulacji metali ciężkich dają możliwość wykorzystania ich w bioremediacji. Celem niniejszej pracy było sprawdzenie, które ekotypy Arabidopsis halleri (gęsiówki hallera) są najefektywniejszymi hiperakumulatorami oraz jak wpływają na organizmy glebowe na eksperymentalnych powierzchniach badawczych. Aktywność fauny glebowej metodą pasków bait-lamina mierzono na czterech stanowiskach (Bukowno, Galman, Ispina, Kościelisko). Pozostałe analizy obejmujące szczegółowe pomiary właściwości fizykochemicznych gleby, zawartość cynku w częściach nadziemnych i podziemnych roślin, parametry morfologiczne roślin oraz aktywność i różnorodność funkcjonalną mikroorganizmów glebowych mierzoną metodą Biolog® przeprowadzono na stanowisku w Bukownie, charakteryzującym się dość wysokim pH gleby (7,2) i bardzo wysokim stopniem skażenia cynkiem gleby (3911 mg/kg suchej masy). Na stanowisku w Bukownie ekotypy roślin pochodzących ze stanowisk metalonośnych wykazywały wyższą aktywność fauny glebowej. Nie wykazano różnic pomiędzy ekotypami w parametrach morfologicznych, wartości stosunku shoots/roots ani w aktywności i różnorodności funkcjonalnej bakterii glebowych. Wykazano natomiast dodatnią zależność pomiędzy aktywnością bakterii glebowych (AUC) a ilością pędów gęsiówki. Wykazano, że gęsiówka jest cennym hiperakumulatorem ze względu na zdolności do akumulacji metali ciężkich niezależnie od ekotypu rośliny (wysokie wartości stosunku shoots/roots w zakresie od 2,58 do 3,18). Organizmy glebowe okazały się mało czułym wskaźnikiem efektywności oddziaływania hiperakumulatora.

Hyperaccumulators are able to accumulate harmful heavy metals and therefore can be used in bioremediation. The aim of this study was to determine which ecotypes of Arabidopsis halleri are the most effective hyperaccumulators and to assess the effect of the plant on soil organisms at experimental plots. The activity of soil fauna using bait-lamina strips was measured at four sites (Bukowno, Galman, Ispina, Kościelisko). Other analyzes including detailed measurements of physicochemical properties of soil, zinc content in shoots and roots of plants, morphological parameters of plants and the functional microbial diversity and activity measured by the Biolog® plate were carried out at the Bukowno site, which was characterized by relatively high soil pH (7.2) and very high of zinc contamination (3911 mg/kg dry soil). On Bukowno plot, ecotypes of plants from metallicolous sites showed higher activity of soil fauna than these from non-metallicolous sites. No differences were found between ecotypes in morphological parameters, shoots/roots ratio nor in the functional microbial diversity and activity. However, there was a positive relationship between the activity of soil bacteria (AUC) and the number of plant shoots. It has been shown that Arabidopsis halleri is a valuable hyperaccumulator due to its ability to accumulate heavy metals irrespective of the plant ecotype (shoots/roots ratio values ranged from 2.58 to 3.18). Soil organisms have been shoved to be a weak indicator in terms of the effectiveness of the hyperaccumulator.