Zastosowanie stymulacji laserowej wybranych gatunków hydrofitów do zwiększenia ich zdolności bioremediacyjnych

Abstract

Effects of photostimulation by monochromatic, coherent and polarized light on biological material increase the base of the activation of biological mechanisms (activation of enzymes of mitochondrial fraction). The aim of experiment was an attempt to increase the efficiency of hydrobotanical sewage treatment plant by the photostimulation of duckweed (Lemna minor) and yellow iris (Iris pseudoacorus) with a laser diodes ($\lambda$-660 nm, $\lambda$=473 nm) and argon laser ($\lambda$=514 nm). The experimental groups of equal quantities were exposed to variable parameters of laser stimulation: the type of diod, lenght of wave, time and power of radiation. The results of experiments showed that photostimulation by laser light significantly speeds up cell divisions and causes a significant growth of biomass driving to quicker and more efficient uptake of biogenic elements contained in sewage, slowing down the process of eutrophication. A factor that limited hydrobotanical sewage treatment process in temperate climate was short duration of the vegetation season of plants and their sensitivity to hypothermia. The laser biostimulation of plants increased their ecological valence in unfavorable environmental conditions. Laser biotechnology is also promising for more efficient bioremediation of trace elements ($Ni, Zn, Cd, Pb$) from sewage.

Naświetlanie materiału biologicznego światłem monochromatycznym, spójnym i spolaryzowanym prowadzi do stymulacji procesów bioenergetycznych zachodzących w komórkach organizmów żywych poprzez m.in. aktywację enzymów frakcji mitochondrialnej. Celem eksperymentów była próba zwiększenia efektywności hydrobotanicznych oczyszczalni ścieków poprzez stymulację laserową rzęsy drobnej (Lemna minor) i kosaćca żółtego (Iris pseudoacorus) diodami laserowymi ($\lambda$-660 nm., $\lambda$=473 nm.) oraz laserem argonowym ($\lambda$=514 nm.). Grupy roślin doświadczalnych poddano ekspozycji na działanie światła spójnego, stosując różne algorytmy naświetlania w zależności od rodzaju użytego źródła światła, długości fali, mocy oraz czasu i sposobu naświetlania. Uzyskane wyniki potwierdziły znaczny wpływ światła laserowego na przyspieszenie podziału komórek, co w rezultacie prowadzi do zwiększenia przyrostu biomasy oraz do pośrednio szybszego wychwytu związków biogennych. Czynnikiem limitującym pracę oczyszczalni hydrofitowych są m.in. warunki klimatyczne oraz wrażliwość roślin na spadek temperatury. Stwierdzono, że stymulacja laserowa wpływa na wzrost odporności roślin na niekorzystne warunki środowiskowe. Biotechnologia laserowa, w zależności od parametrów naświetlania, wpływa również na zwiększenie bioremediacji metali ($Ni, Zn, Cd, Pb$) z oczyszczanych ścieków.