Fitooremedierea: avantaje, limitări,
pentru astăzi.
Fitooremedierea (fito-bioremedierea) este utilizarea plantelor și microorganismelor asociate pentru purificarea mediului. Această tehnologie utilizează procese naturale prin care plantele și microorganismele de rhizosphere degradează și acumulează diferiți poluanți. Fitooremedierea este o tehnologie de purificare extrem de eficientă dintr-un număr de poluanți organici și anorganici.
poluanți organici în mediu prezentate în principal, substanțe de origine umană, precum și pentru cele mai multe organisme sunt străine (xenobiotice); multe dintre ele sunt toxice, unele sunt cancerigene. În funcție de proprietățile lor, poluanți organici pot sau se dezintegrează în zona rădăcinii plantelor, sau absorbite cu distrugerea ulterioară, izolarea sau evaporare. Fitoremedierea este aplicată cu succes pentru purificarea acestor poluanți organici, cum ar fi solvenți organici (de exemplu, tricloretilena, cel mai comun poluant de apă freatică), ierbicide (atrazina) explozivi (trinitrotoluen, TNT), hidrocarburi (țiței, petrol, benzen, toluen, hidrocarburi aromatice policiclice) , bifenili policlorurați (PCB).
poluanți anorganici apar ca componente naturale ale scoarței sau atmosferei terestre și activitatea umană contribuie la eliberarea acestora în mediul înconjurător, ceea ce duce la contaminarea acestuia. poluanții anorganici se pot degrada, totuși fitoremedierea poate cauza medie de la acești poluanți de curățare prin stabilizarea acestora sau izola în țesuturile plantei. Fitoremedierea poate fi aplicată cu succes pentru purificarea unui număr de poluanți anorganici, inclusiv plante macro (nitrat, fosfat), urme de elemente (cum ar fi Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn), neesential pentru elementele de plante (Cd, Co, F, Hg , Se, Pb, V, W) și izotopi radioactivi (U238, Cs137 și SR90).
Fitooremedierea poate fi utilizată pentru a purifica substraturile solide, lichide și de aer. Fitoremedierea solurilor și a sedimentelor contaminate deja utilizate pentru curățarea intervalelor militare (de la TNT, metale, poluanți organici) terenurile agricole (pesticide, metale, seleniu), zone industriale (organice, metale, arsenic) scaune din lemn (PCB). Fitoremedierea pot fi supuse unor surse contaminate de apă: ape uzate urbane (poluanți organici și metale), agricultura a apelor uzate (îngrășăminte, metale, pesticide, bor, seleniu, arsenic) si industria (metale, seleniu), a apelor subterane (poluanți organici și metale ). Plantele pot fi, de asemenea, utilizate pentru purificarea aerului, atât în interior cât și în aer liber; de exemplu, oxizi de azot, sulf și carbon, ozon, gazele nervoase, praf, funingine, hidrocarburi halogenate volatile.
Împreună cu beneficiile de fitoremediere are o serie de limitări. Plantele care efectuează curățarea trebuie să se afle în zona de contaminare și să poată afecta poluantul. Prin urmare, proprietățile solului, nivelul de toxicitate și clima ar trebui să permită creșterea plantelor. Dacă solul este toxic, acesta poate fi mai potrivit pentru creștere prin aplicarea anumitor aditivi de sol.
De asemenea, trebuie să se țină cont de faptul că curățarea este limitată de adâncimea rădăcinilor, plantele trebuie să aibă contact cu poluantul. Rădăcinile plantelor erbacee ajung, de obicei, la o adâncime de 50 cm, copacii - 3 m, deși unele plante (în special în regiunile aride) pot atinge o adâncime de 15 sau mai mulți metri. Limita de adâncime a rădăcinilor poate fi depășită prin plantarea adâncă în puț (până la adâncimea de până la 12 m) sau prin pomparea apei contaminate pentru irigarea plantelor.
În funcție de procesele biologice implicate, fitoremedierea poate dura o perioadă mai lungă de timp decât alte metode de purificare. Degradarea poluanților prin plante funcționează destul de rapid (zile / luni), în timp ce purificarea prin acumulare cu plante durează ani.
De asemenea, fitoremedierea poate fi limitată la disponibilitatea poluanților în plante. Biodisponibilitatea poluanților depinde de: poluant proprietățile chimice, proprietățile solului, condițiile de mediu, o varietate de procese biologice. Biodisponibilitatea poluanților poate fi îmbunătățită prin aplicarea pe sol a anumitor aditivi (de exemplu, acizi organici, scăderea pH-ului și cationul de chelatare marca mai accesibilă pentru plante contaminante metalelor, agenți activi de suprafață și - poluanți organici hidrofobi).
Pentru a obține o eficiență maximă de purificare, fitoremedierea poate fi utilizată în combinație cu alte metode de bioremediere și tehnologii de purificare nebiologică. De exemplu, cele mai contaminate părți ale substratului pot fi îndepărtate prin excavare, după care se poate efectua o altă purificare cu ajutorul plantelor.
Plantele și microorganismele de rhizosphere în procesul de fitoremediere pot fi utilizate în diverse moduri.
Plantele pot fi folosite ca filtre în zone create artificial cu apă sau în instalații industriale. Prin aceste tehnologii, în special, se referă rizofiltratsiya - utilizarea plantelor în instalațiile hidroponice pentru filtrarea apei contaminate. Pentru fitoremediere în zonele umede artificiale sunt diferite sporturi de apa: lintiță (Lemna sp.) Și (Azolla sp.) - pentru poluanții anorganici (metale și acționări de colectare lumina buna a biomasei), specii din genurile Myriophyllum și Elodea- pentru poluanții organici (ridicat degradarea enzimelor). In timpul rizofiltratsii efectuate de aerare intensivă, care permite utilizarea unor plante terestre (muștar adesea folosite și floarea-soarelui Brassicajuncea Helianthusannuus). zonele umede artificiale sunt utilizate pentru curățarea unei game largi de anorganice (metale, cianuri, nitrați, fosfați) și unele organice (erbicide, explozivi) poluanți. Rizofiltratsiya din cauza costurilor ridicate adecvate pentru purificarea unor cantități mici de ape reziduale ce conțin poluanți anorganici nocivi, cum ar fi radionuclizi.
Specii de lemn de plante pot fi utilizate în fitoremedierea ca barieră pentru apă pentru a crea un flux ascendent de apă în zona rădăcinii, pentru a împiedica scurgerile de contaminare adânc în sol și pentru a împiedica distribuția orizontală a apelor subterane contaminate. Pentru aceasta, se folosesc specii cu un sistem rădăcină bine dezvoltat și un nivel ridicat de transpirație (de exemplu, plop).
O altă tehnologie, numită fitoextracție, este de a folosi plantele pentru a extrage poluanții și a le depozita în țesuturi, după care se colectează biomasa vegetală de la suprafata. Materialul vegetal poate fi utilizat fie în scopuri nealimentare (producerea lemnului, cartonului), fie incinerat, urmat de îndepărtarea cenușelor la depozitul de deșeuri sau, în cazul metalelor valoroase, recircularea elementelor acumulate. Această tehnologie este folosită în principal pentru purificarea de la poluanții anorganici (metale, seleniu, arsenic, radionuclizi). Pentru fitoextracție, muștarul Brassicajuncea și floarea-soarelui Helianthusannuus sunt adesea folosiți datorită creșterii rapide, a biomasei mari și rezistenței ridicate la poluanții anorganici. Au fost de asemenea descoperite un număr de hiperacumulatoare de plante capabile să acumuleze unul sau mai multe elemente (unele metale, As, Se) la un nivel de ordinul doi mai mare decât alte specii (până la 0,1-1% biomasă uscată). Deci, planta, nichelul hipocasculant, Alyssum bertolonii, a fost deja folosit în câmp pentru fitoextracție.
Tehnologia fitostimulyatsii constă în utilizarea de plante pentru a stimula biodegradarea poluanților de microbi din rizosfera. O astfel de stimulare este realizată datorită substanțelor organice secreție plantelor de biodegradare folosite microorganisme rizosferă ca sursă de energie și de carbon, precum și diferiți metaboliți secundari care activează genele responsabile pentru sinteza enzimelor care degradează. Pentru zona fitostimulyatsii rădăcină microbi destructori plante folosite au un sistem de rădăcină extinsă și sekretiruyushie gros substanțe specifice care promovează creșterea microbilor. În special, diverse plante aromatice (de exemplu, Festuca sp ovsyannitsa raigrasul Lolium sp ..) Datorită sistemului lor de rădăcină extinsă și densă și dud (dud) datorate secreției compușilor fenolici - inductori ai genelor microbiene implicate în distrugerea hidrocarburilor ciclice. Fitostimulyatsiya utilizat pentru purificarea poluanților organici hidrofobe (PCB, hidrocarburi din petrol), care nu pot fi absorbite de plante, dar poate fi degradată de microbi.
De asemenea, plantele pot degrada direct poluanții organici cu enzimele lor, de obicei în interiorul țesuturilor, la compuși anorganici sau la intermediari stabili care se acumulează în plantă. Tehnologia utilizării plantelor pentru degradarea poluanților a fost denumită fitodegradare. este eficient împotriva poluanților organici cu bună mobilitate în plante (erbicide, TNT, tricloretilenă). Speciile utilizate pentru fito-degradare sunt caracterizate de prezența unui sistem dens de rădăcini dens și de un nivel înalt de sinteză a enzimelor de degradare (cele mai des folosite plante de plop).
Tehnologia, numită fito-precipitare, se bazează pe faptul că, după absorbție, unii poluanți pot lăsa planta într-o formă volatilă, puțin toxică. De exemplu, seleniul anorganic este asimilat de o plantă sub formă de selenoaminoacizi-selenocisteină și selenomethionină. Acestea din urmă pot fi metilate cu formarea de dimerul de selenă volatilă de 2-3 mărimi mai puțin toxice decât seleniul anorganic. Dacă compusul volatil este încă toxic, atunci după evaporare de către plante, acesta este diluat în atmosferă până la un nivel care nu reprezintă o amenințare. Phytochemicals pot fi folosite pentru compuși organici volatili (tricloretilenă) și anumite substanțe anorganice care pot fi transferate într-o stare volatilă (seleniu, mercur). De obicei, această tehnologie utilizează același plop din cauza nivelului ridicat de transpirație; în purificarea speciilor de seleniu din genul Brassica sunt eficiente. Fig.
Întrucât procesele implicate în fitoremedierea au loc în condiții naturale, zonele contaminate acoperite de vegetație tind să se auto-curățe fără intervenția omului. O astfel de auto-purificare este cea mai simplă formă de fitoremediere și include doar monitorizarea; Este potrivit pentru utilizare în zone îndepărtate cu activitate umană redusă și poluare scăzută.
Trebuie remarcat faptul că, în ciuda eficacității fitoremederării, în multe cazuri procesele biologice subiacente rămân necunoscute. Pentru a mări eficiența tehnologiei fitoremediere de cercetare intensivă a proceselor biologice implicate (interacțiunea plantelor microorganisme, mecanismele de degradare a poluanților organici, mecanisme de transport și chelation poluanți anorganici).
Noi evoluții în fitoremedierea.
Noi dezvoltări interesante sunt combinația de fitoremediere cu arhitectura peisagistică: aplicarea teritoriului curățat de plante ca parcuri urbane în timpul și după procesul de purificare. De asemenea, zonele de fitoremediere pot fi transformate în zone protejate, cum ar fi Rocky Mountain Arsenal din Denver, una dintre zonele cele mai poluate din Statele Unite.
O altă inovație în fitoremedierea este utilizarea plantelor transgenice. Continuați să creați noi plante transgenice care au o rezistență crescută, capacitatea de a acumula și de a degrada poluanții. În timp ce, în principal, au efectuat studii de laborator folosind în principal medii contaminate artificial, mai puțin frecvent cu substraturi din locurile de contaminare. Cu toate acestea, situația se schimbă și în acest punct a fost completat transgenice plante muștar indian astfel de studiu câmp supraexprimă enzimele implicate în reducerea sulfatului / selenat și acumulării de glutation. Trei tipuri de plante transgenice sunt caracterizate de o acumulare îmbunătățită a seleniului atunci când sunt cultivate pe teritoriul contaminat cu sare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: