Типи фіторемедіації, переваги та недоліки



The фіторемедіація є сукупність технологічних практик, які використовують живі рослини та їх асоційовані мікроорганізми для екологічної санітації грунту, води і повітря.

Технології фіторемедіації використовують природну здатність деяких рослин поглинати, концентрувати і метаболізувати елементи і хімічні сполуки, які присутні в середовищі як забруднювачі. Рослини можуть бути використані для екстракції, іммобілізації та стабілізації, деградації або випаровування забруднюючих речовин.

Грунт, поверхневі та підземні води, а також атмосфера можуть бути забруднені внаслідок деяких природних процесів - таких як геологічна ерозія, вулканічна діяльність, серед інших, а також внаслідок впливу діяльності людини (промислові, сільськогосподарські, стічні води, гірничодобувна, будівельна, транспортна).

Викиди та промислові стоки, відходи, вибухові речовини, агрохімікати (добрива, гербіциди, пестициди), дощ або відкладення кислот, радіоактивні матеріали, серед багатьох інших, є факторами забруднення, що походять від діяльності людини.

Фіторемедіація виступає як економічна, ефективна, публічно прийнята технологія для викорінення різних видів забруднення навколишнього середовища.

Слово "фіторемедіація" походить від грецького "фіто ", що означає жива рослина, і латинська "remediare " що означає відновити рівновагу; тобто відновлювати стан балансу шляхом використання рослин.

Індекс

  • 1 Види фіторемедіації
    • 1.1 Фітодеградація
    • 1.2 Різоремедіація
    • 1.3 Фітостабілізація
    • 1.4 Фітостимуляція
    • 1.5 Фітоекстракція
    • 1.6 Гіперакумулятивні рослини
    • 1.7 Фітофільтрація
    • 1.8 Фітоволатилізація
  • 2 Переваги фіторемедіації
  • 3 Недоліки та обмеження
  • 4 Посилання

Види фіторемедіації

Технології фіторемедіації засновані на фізіологічних процесах рослин і пов'язаних з ними мікроорганізмів, таких як харчування, фотосинтез, обмін речовин, евапотранспірація, серед інших..

Залежно від типу забруднювача, ступеня забруднення ділянки та необхідного рівня видалення або дезактивації використовуються методи фіторемедіації як механізм утримання забруднюючих речовин (методи фітостабілізації, ризофільтрації), або як механізм усунення (методики) фітоекстракція, фітодеградація та фітоволатилізація).

Серед цих методів фіторемедіації є:

Фітодеградація

Ця техніка, яка також називається фітотрансформацією, полягає у виборі та використанні рослин, які здатні знижувати поглинаючі забруднюючі речовини.

У фітодеградації спеціальні ферменти, які володіють деякі рослини, викликають розпад молекул забруднюючих сполук, перетворюючи їх на більш дрібні, нетоксичні або менш токсичні молекули.

Рослини також можуть мінералізувати забруднюючі речовини в прості, засвоювані сполуки, такі як діоксид вуглецю (CO)2) і води (Н2O).

Прикладами цього типу ферментів є дегалогеназа і оксигеназа; перший сприяє видаленню галогенів з хімічних сполук, а другий окислює речовини.

Фітодеградація використовувалася для видалення вибухових речовин, таких як ТНТ (тринітротолуол), хлорорганічні та фосфорорганічні пестициди, галогеновані вуглеводні, серед інших забруднювачів.

Різоремедіація

Коли деградація забруднюючих речовин виробляється дією мікроорганізмів, що живуть в коренях рослин, методика рекультивації називається ризоредукцією.

Фітостабілізація

Цей тип фіторемедіації заснований на рослинах, які поглинають забруднюючі речовини та іммобілізують їх всередині.

Відомо, що ці рослини знижують біодоступність забруднюючих речовин за рахунок продукування та виведення корінням хімічних сполук, які інактивують токсичні речовини за допомогою механізмів абсорбції, адсорбції або осадження..

Таким чином, забруднюючі речовини більше не доступні в навколишньому середовищі для інших живих істот, їм не дозволяється мігрувати в підземні води і розсіювати їх на великі площі ґрунту..

Деякі рослини, які використовувалися для фітостабілізації: Lupinus albus (для іммобілізації миш'яку, тузів і кадмію, Cd), Hyparrhenia hirta (іммобілізація свинцю, Pb), Zygophyllum fabago (Іммобілізація цинку, Zn), Антиліси вразливі (іммобілізація цинку, свинцю та кадмію), Deschampia cespitosa (іммобілізація свинцю, кадмію і цинку) і Піщаний кардинаміпсис (іммобілізація свинцю, кадмію та цинку).

Фітостимуляція

У цьому випадку використовуються рослини, які стимулюють розвиток мікроорганізмів, які погіршують забруднення. Ці мікроорганізми живуть в коренях рослин.

Фітоекстракція

Фітоекстракція, також звана фітоаккумуляцією або фітосанітацією, використовує рослини або водорості для видалення забруднень з ґрунту або води..

Після того, як рослина або водорості поглинули забруднюючі хімічні сполуки та накопичили їх з води або ґрунту, їх збирають як біомасу і, як правило, спалюють.

Зола осідає у спеціальних місцях або у сховищах безпеки або використовується для вилучення металів. Називається ця остання методика fitominería.

Гіперакумулятивні рослини

Для організмів, здатних поглинати надзвичайно великі кількості забруднюючих речовин у ґрунті та воді, вони називаються гіпераккумуляторами.

Досліджено рослини арсену (As), свинцю (Pb), кобальту (Co), міді (Cu), марганцю (Mn), нікелю (Ni), селену (Se) та цинку (Zn)..

Проведено фітоекстракцію металів рослинами Thlaspi caerulescens (вилучення кадмію, Cd), Vetiveria zizanoides (вилучення цинку Zn, кадмію Cd і свинцю Pb) Brassica juncea (витяг свинцю Pb) і Pistia stratiotis (вилучення срібла Ag, ртуті Hg, нікелю Ni, свинцю Pb і цинку Zn), серед інших.

Фітофільтрація

Цей тип фіторемедіації використовується при дезактивації наземних і поверхневих вод. Забруднюючі речовини поглинаються мікроорганізмами або корінням, або вони прилипаються (адсорбуються) на поверхні обох.

У філофільтрації рослини культивують за допомогою гідропонної техніки, а коли корень добре розвинений, рослини переносять до забруднених вод..

Деякі рослини, що використовуються як рослини для фітофільтрації: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Елатин трианда і Polygonum punctatum.

Фітоволатилізація

Ця методика працює, коли коріння рослин поглинають забруднену воду і вивільняють забруднюючі речовини, що перетворюються в газоподібну або летючу форму в атмосферу, через піт листя.

Відомо фітоволатизуючу дію селену (Se) рослин, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus і Chara canescens а також здатність протікати ртуть (Hg), з видів рослин Arabidopsis thaliana.

Переваги фіторемедіації

  • Застосування методів фіторемедіації є набагато більш економічним, ніж здійснення звичайних методів дезактивації.
  • Технології фіторемедіації ефективно застосовуються на великих територіях із середнім рівнем забруднення.
  • Будуть методики дезактивації in situ, Вам не потрібно транспортувати забруднене середовище, уникаючи таким чином розсіювання забруднюючих речовин водою або повітрям.
  • Застосування технологій фіторемедіації дозволяє отримувати цінні метали та воду.
  • Для застосування цих технологій потрібні лише традиційні сільськогосподарські практики; немає необхідності в будівництві спеціальних об'єктів, а також у підготовці персоналу для його реалізації.
  • Технології фіторемедіації не споживають електричної енергії, ані виробляють забруднюючі викиди парникових газів.
  • Це технології, що зберігають грунт, воду та атмосферу.
  • Вони є методами знезараження з найменшим впливом на навколишнє середовище.

Недоліки та обмеження

  • Методи фіторемедіації можуть мати ефект тільки в області, зайнятій коренем рослин, тобто в обмеженій зоні і глибині.
  • Фіторемедіація не є повністю ефективною в запобіганні вимивання або просочування забруднюючих речовин підземними водами.
  • Методи фіторемедіації є повільними методами дезактивації, оскільки вони вимагають часу очікування для росту рослин і пов'язаних з ними мікроорганізмів.
  • На зростання і виживання рослин, що використовуються в цих методах, впливає ступінь токсичності забруднюючих речовин.
  • Застосування методів фіторемедіації може мати негативний вплив на екосистеми, де вони впроваджуються, завдяки біоакумуляції забруднюючих речовин у рослинах, які згодом можуть перейти до харчових ланцюгів через первинних і вторинних споживачів..

Список літератури

  1. Carpena RO і Bernal MP. 2007. Ключі до фіторемедіації: фітотехнології відновлення ґрунтів. Екосистеми 16 (2). Травень.
  2. Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA-600-R-99-107). 2000. Вступ до фіторемедіації.
  3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Фіторемедіація та ризоремедіація органічних забруднень ґрунту: Потенціал та проблеми. Наука про рослини. Відсутність листи
  4. Гош М. і Сінгх С.П. 2005. Огляд фіторемедіації важких металів та утилізація її побічних продуктів. Прикладна екологія та екологічні дослідження. 3 (1): 1-18.
  5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). Огляд на місці фіторемедіації шахтних хвостів. Chemosphere, 184, 594-600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025