Contract P-CD – BIOTECH nr. 128 RECONSTRUCTIA ECOLOGICA PRIN PROCEDEE DE MICOREMEDIERE A SOLURILOR DEGRADATE DE ACTIVITATILE MINIERE Acronim: RECOSOL Programul: Cercetare de excelenţă (CEEX) Modulul: I Tipul proiectului: P-CD Aria tematică: Productia si managementul durabil al resurselor biologice ale solului, padurilor si mediilor acvatice Platforma tehnologică: Resurse forestiere Contractor: Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” Iaşi Autoritatea contractantă: Centrul National de Management Programe Director Proiect: Conferentiar univ. dr. Catalin TANASE Parteneri: Universitatea de Medicina si Farmacie „Grigore T. Popa” Iasi Universitatea de Stiinte Agricole si Medicina Veterinara „Ion Ionescu de la Brad” Iasi Universitatea „Stefan cel Mare” Suceava Institutul de Chimie Macromoleculara „Petru Poni” Iasi Rezumatul propunerii: Proiectul vizeaza analiza comparativa a elementelor biotice si abiotice din ecosisteme naturale si antropizate prin valorificarea capacitatii fungilor in reconstructia ecologica a solurilor degradate de activitatile miniere. Acest proiect a fost incadrat in aria tematica Productia si managementul durabil al resurselor biologice ale solului, padurilor si mediilor acvatice deoarece angajeaza factori responsabili in strategii si investitii de lunga durata si promoveaza constientizarea membrilor comunitatii pentru reabilitarea mediului prin bioprocese adecvate. Incadrarea in platforma tehnologica Resurse forestiere s-a facut deoarece acest proiect se promoveaza securitatea complexelor socio-ecologice si propune solutii durabile si adecvate cadrului socio-economic prin respectarea cerintelor legislative nationale si a celor rezultate din implementarea Acquis Communitaire in domeniul protectiei mediului. Avantajele reconstructiei ecologice prin procedee de micoremediere a solurilor degradate sunt urmatoarele: intervine in depoluarea solului prin reducerea hidrocarburilor, erbicidelor,

pesticidelor, a metalelor grele si radionuclizilor; contribuie la aerarea, descompunerea si transportul substantelor organice si

anorganice, fara scurgerea aluviunilor; determina reducerea eroziunii solului protejand fauna utila; favorizeaza reinstaurarea micobiotei indigene (micorizanta si saprofita) cu rol in

procesul de solificare; contribuie la filtrarea unor specii de protozoare parazite;

constituie bariere naturale pentru insectele daunatoare care perforeaza lemnul si imbunatatesc calitatea nutritiva a solului favorizand dezvoltarea microbiotei utile;

poate dezvolta aptitudini practice cu scop educational in domeniul conservarii si utilizarii durabile a capitalului natural.

Reconstructia ecologica prin procedee de micoremediere a solurilor degradate de activitatile miniere este relevanta in urmatoarele directii: remedierea calitatii solurilor prin utilizarea miceliului in descompunerea reziduurilor

toxice si a diferitelor categorii de poluanti; silvicultura prin utilizarea subproduselor rezultate din cultura fungilor in nutritia si

protectia diversitatii plantelor; controlul biologic al daunatorilor prin utilizarea unor substante cu actiune complexa

produse de fungi; controlul eroziunii biodiversitatii prin micofiltrarea unor componente biotice si

abiotice. Datorita complexitatii domeniului, proiectul urmeaza sa se desfasoare in 5 etape, care grupează o serie de obiective cu activitati aferente. Rezultatele cercetarilor vizeaza cinci tinte majore:

i) ierarhizarea problemelor / aspectelor referitoare la calitatea solurilor degradate de activitati miniere utilizand metodologii bazate pe analize si experimente care permit evaluarea riscului de mediu;

ii) evaluarea diversitatii microbiotei din sol si a diversitatii plantelor din ariile tinta; iii) izolarea, cultivarea si identificarea speciilor de fungi care acumuleaza poluanti ce

pot fi reciclati si care ulterior sunt eliminati din mediu; iv) selectia, implementarea si monitorizarea in situ a unor procedee de micoremediere

a solurilor degradate de activitatile miniere; v) analiza comparativa a rezultatelor obtinute in scopul evaluarii remedierii calitatii

solului cu ajutorul fungilor. Pe termen lung, ne propunem evaluarea efectelor asteptate asupra mediului cu urmarirea unor detalii referitoare la eficienta micoremedierii, la utilizarea biotestelor ca instrumente de evaluare a riscului ecotoxicologic, la costurile reale care sustin implementarea acestor procedee si la modelarea tipurilor de interactiuni dintre speciile de fungi si categoriile de poluanti. Obiectivele proiectului presupun o activitate deosebit de complexa, avand in vedere caracterul multidisciplinar al activitatilor care urmeaza a fi efectuate.

Anul

Obiective anuale

Activitati propuse spre rezolvare

ETAPA I: STABILIREA CADRULUI ORGANIZATORIC SI METODOLOGIC GENERAL DE REALIZARE A CERCETARILOR

2006

OBIECTIV I.1 Organizarea unui atelier de lucru cu membrii consortiului pentru selectarea operatiilor de interventie si a cazuisticilor de investigatie

I.1.1: Realizarea protocolului experimental si operational prin corelarea activitatilor partenerilor din consortiu pentru indeplinirea obiectivelor contractuale si stabilirea suporturilor de referinta

I.2.1: Sinteza si analiza critica a rezultatelor obtinute in domeniul reconstructiei ecologice a solurilor si evaluarea semnificatiilor sociologice si socio-economice ale zonelor miniere I.2.2: Stabilirea metodelor adecvate de lucru pe grupe de cercetare I.2.3: Achizitii de echipamente si materiale I.2.4: Delimitarea ariilor tinta afectate de activitati miniere

OBIECTIV I.2 Analiza critica a stadiului cunoasterii in domeniul reconstructiei ecologice a solurilor, stabilirea ariilor tinta de investigatie si colectare de probe

I.2.5: Elaborarea si redactarea raportului de activitate pentru ETAPA I

ETAPA II: STABILIREA ARIILOR TINTA DE INVESTIGATIE, COLECTARE DE PROBE SI CREAREA UNEI BAZE DE DATE INFORMATIZATE CU DATE OBTINUTE

DIN TEREN II.3.1: Evaluarea variabilitatii spatio-temporale a principalilor parametri pedo-climatici si tendinta de evolutie a acestora la nivelul ariilor tinta II.3.2: Caracterizarea unor profile reprezentative de sol in vederea identificarii perimetrelor cu probleme speciale de degradare a invelisului de sol

OBIECTIV II.3 Modelarea spatiala cu ajutorul SIG si teledectiei a evolutiei si starii actuale a factorilor abiotici si biotici

II.3.3: Achizitii de echipamente si materiale II.4.1: Verificarea si selectarea metodelor de analiza II.4.2: Determinarea parametrilor fizici: textura, structura, densitatea aparenta si indicii hidrofizici II.4.3: Determinarea parametrilor chimici si a poluantilor: pH, humus, SB, Ah, T, V, continutul total si mobil de N, P, K, Ca, Mg; continutul total de Fe, Mn, Cu, Zn, Cd, Cr, Co, Ni, Pb, sulfiti, nitriti, pesticide, hidrocarburi complexe II.4.4: Elaborarea hartilor de distributie a poluantilor din sol si aprecierea gradului de vulnerabilitate a solurilor reprezentative din ariile tinta

OBIECTIV II.4: Analiza fizico-chimica si caracterizarea unor probe reprezentative din soluri martor si din deponii rezultate din minerit

II.4.5: Elaborarea şi redactarea raportului de activitate pentru ETAPA II

ETAPA III: CERCETARI DE TEREN PENTRU COMPLETAREA BAZEI DE DATE INFORMATIZATE CU DIVERSITATEA BIOTEI DIN SOL

III.5.1: Izolarea, identificarea si caracterizarea prin analiza SEM / TEM a unor grupe ecofiziologice de microorganisme din rizosfera

OBIECTIV III.5: Colectarea si identificarea unor grupe de bacterii, alge, fungi, insecte si plante vasculare considerate indicatori pentru calitatea mediului

III.5.2: Prelucrarea prin modelare statistica a diversitatii organismelor identificate III.6.1: Evaluarea rolului fungilor in transferul elementelor din sol catre plantele vasculare III.6.2: Determinarea activitatii unor enzime marker de natura fungica pentru depoluarea solului: complex celulazic, peroxidaza, catalaza, superoxid-dismutaza, polifenol-oxidaza, proteine, reducerea hidrocarburilor complexe in compusi elementari

2007

OBIECTIV III.6: Studiul interactiunii fungilor ca raspuns la stimuli de mediu, al evolutiei si al adaptarii lor la constrangerile de mediu

III.6.3: Analiza concentratiei metalelor grele (Cd, Hg, Zn, Pb) si / sau radioactive in cadrul circuitului sol-fungi

III.6.4: Caracterizarea complecsilor din constiuientii fungilor si metale grele si / sau radioactive din fungi III.6.5: Diseminarea rezultatelor experimentale prin participari la manifestari stiintifice si publicarea rezultatelor in periodice de specialitate. Elaborarea de dosare OSIM III.6.6: Elaborarea şi redactarea raportului de activitate pentru ETAPA III

ETAPA IV: CARACTERIZAREA POTENTIALULUI DE MICOREMEDIERE AL UNOR POLUANTI DIN DEPONII REZULTATE DIN MINERIT

IV.7.1: Selectia, multiplicarea si caracterizarea izolatelor cu eficienta crescuta in procesul micoremediere IV.7.2: Determinarea nivelului de preluare / decontaminare a poluantilor din sol de diferite categorii de fungi

OBIECTIV IV.7: Selectarea si testarea in laborator a speciilor de fungi cu potential in reducerea poluantilor din sol

IV.7.3: Achizitii de echipamente si materiale

IV.8.1: Determinarea unor parametri fiziologici si biochimici la speciile selectate IV.8.2: Caracterizarea dinamicii microbiotei monitorizate in ariile tinta IV.8.3: Evaluarea potentialului de micoremediere a solurilor din arii tinta IV.8.4: Micoconversia deseurilor din materiale polimerice naturale si / sau sintetice IV.8.5: Selectarea si implementarea in situ a modelelor optime de micoremediere pe soluri degradate de activitatile miniere

OBIECTIV IV.8: Monitorizarea functionarii unor modele de micoremediere in situ

IV.8.6: Elaborarea şi redactarea raportului de activitate pentru ETAPA IV

ETAPA V: DEZVOLTAREA STRUCTURII OPERATIONALE DE MANAGEMENT DURABIL PRIN DISEMINAREA REZULTATELOR PROIECTULUI SI APLICAREA IN PRACTICA A UNOR PROCEDEE DE MICOREMEDIERE PENTRU RECONSTRUCTIA

ECOLOGICA A SOLURILOR DEGRADATE DE ACTIVITATILE MINIERE

V.9.1: Integrarea perspectivelor ecologica si socio-economica: scenarii de exploatare durabila si nedurabila a ecosistemelor afectate de activitatea miniera. Recomandari de management

OBIECTIV V.9: Stabilirea unor actiuni de mediu comune sector guvernamental / public-sector privat / sector neguvernamental pentru promovarea unei atitudini ecologice de depoluare a mediului cu ajutorul fungilor

V.9.2: Organizarea unui workshop pe probleme de reconstructie ecologica prin micoremedierea solurilor degradate de activitatile miniere, in colaborare cu Parcul National Calimani, Agentia de Protectie a Mediului Suceava, ONG-uri de Ecologie V.10.1: Diseminarea rezultatelor prin participarea la manifestari stiintifice nationale si internationale si publicarea in periodice de specialitate. Elaborarea de dosare OSIM

2007

2008

OBIECTIV V.10: Promovarea prin realizarea unor materiale informative si pagina web procedeelor de micoremediere selectate si stabilirea unor prioritati pentru continuarea cercetarilor prin implicarea mediilor academice si a factorilor de decizie

V.10.2: Elaborarea si editarea raportului final

Modalitati de finalizare a cercetarilor: 1. Efectuarea analizelor fizico-chimice ale unor probe de sol reprezentative din ariile

investigate in etapa preliminara de studiu a parametrilor abiotici si pe parcursul

perioadelor de testare si cultivare la nivel pilot a micoremediatorilor (pH, humus, SB, Ah, T, V, continutul total si mobil de N, P, K, Ca, Mg; continutul total de Fe, Mn, Cu, Zn, Cd, Cr, Co, Ni, Pb, sulfiti, nitriti, pesticide, hidrocarburi complexe).

2. Efectuarea de analize initiale si pe parcursul experimentelor pentru identificarea tipului, concentratiei, distributiei in sol a contaminantilor.

3. Dezvoltarea de algoritmi de modelare spatiala pentru integrarea datelor in SIG, poligonizari, ajustari, perimetrarea zonelor critice din punct de vedere ecologic.

4. Evidentierea efectului de rizosfera, examinarea microbiotei dupa criterii morfologice, fiziologice si biochimice; incadrarea bacteriilor din rizosfera in grupe fiziologice si nutritionale; selectie de microbiota decontaminanta eficienta in combinatie cu micoremediatorul.

5. Esantionari de material zoologic, identificarea speciilor, comportamentul biontilor in raport cu plantele gazda si efectele acestui comportament.

6. Determinarea unor parametri fiziologici si biochimici la specii de fungi cu potential de micoremediere la nivelul zonelor investigate: continutul de apa, de substanta uscata, al principalelor macroelemente, in metale grele, pesticide, sulfiti, nitriti, activitatea unor enzime marker pentru depoluarea solului: complex celulazic, peroxidaza, catalaza, superoxid-dismutaza, polifenol-oxidaza, proteine, reducerea hidrocarburilor complexe in compusi elementari).

7. Testarea capacitatii de micoremediere in conditii de laborator / pilot / in situ in mai multe variante de lucru care urmaresc concentratia contaminantilor, microbiota din rizosfera, parametri fizico-chimici ai solului; colectarea, cultivarea, izolarea si identificarea speciilor cu potential maxim de micoremediere.

8. Analiza diversitatii florei spontane; selectia speciilor cu importanta in reconstructia ecologica a haldelor de steril; analiza microbiotei din rizosfera in conditii de laborator / sera / pilot / in situ in mai multe variante de lucru (parametri de sol si in faze ontogenetice diferite de dezvoltare a plantelor); selectia / cultivarea speciilor cu potential maxim in reconstructie ecologica a ariilor tinta.

9. Realizarea etapelor preliminare de instalare a plantelor in situ; monitorizarea cresterii plantelor si a nivelului de decontaminare initiala a solului.

10. Folosirea tuturor datelor relevante pentru monitorizarea nivelului de decontaminare initiala a solului cu ajutorul speciilor de fungi.

11. Popularizarea si publicarea rezultatelor activitatilor de cercetare; organizarea de workshop-uri in colaborare cu administratia Parcului National Calimani pe tema proiectului, cu autoritati si populatia locala in vederea stimularii angajarii civice; identificarea unor solutii manageriale si administrative si implementarea rezultatelor si in alte zone in care activitatea minera a incetat.