Rodzaje, zalety i wady fitoremediacji



The fitoremediacja to zestaw praktyk technologicznych, w których wykorzystuje się żywe rośliny i związane z nimi mikroorganizmy do środowiskowych warunków sanitarnych gleby, wody i powietrza.

Technologie fitoremediacji wykorzystują naturalną zdolność niektórych roślin do absorbowania, koncentrowania i metabolizowania pierwiastków i związków chemicznych obecnych w środowisku jako zanieczyszczenia. Rośliny można wykorzystać do ekstrakcji, unieruchomienia i stabilizacji, degradacji lub ulatniania się zanieczyszczeń.

Gleba, powierzchnia i wody gruntowe oraz atmosfera mogą być zanieczyszczone w wyniku pewnych naturalnych procesów, takich jak między innymi erozja geologiczna, aktywność wulkaniczna, a także w wyniku działalności człowieka (przemysł, rolnictwo, ścieki, górnictwo, budownictwo, transport).

Emisje i ścieki przemysłowe, materiały odpadowe, materiały wybuchowe, środki agrochemiczne (nawozy, herbicydy, pestycydy), deszcz lub odkładanie kwasów, materiały radioaktywne, między innymi, są czynnikami zanieczyszczającymi, które pochodzą z działalności człowieka.

Fitoremediacja pojawia się jako ekonomiczna, skuteczna, publicznie akceptowana technologia zwalczania różnych rodzajów zanieczyszczenia środowiska.

Słowo „fitoremediacja” pochodzi od greckiego „fito ”, co oznacza żyjącą roślinę i łacinę ”remediare ” co to znaczy przywrócić równowagę; to znaczy odzyskać stan równowagi dzięki wykorzystaniu roślin.

Indeks

  • 1 Rodzaje fitoremediacji
    • 1.1 Fitodegradacja
    • 1.2 Rizorremediation
    • 1.3 Fitostabilizacja
    • 1.4 Fitostymulacja
    • 1.5 Fitoekstrakcja
    • 1.6 Rośliny hiperakumulacyjne
    • 1.7 Fitofiltracja
    • 1.8 Fitowolatilizacja
  • 2 Zalety fitoremediacji
  • 3 Wady i ograniczenia
  • 4 odniesienia

Rodzaje fitoremediacji

Technologie fitoremediacji opierają się na procesach fizjologicznych roślin i związanych z nimi mikroorganizmów, takich jak między innymi odżywianie, fotosynteza, metabolizm, ewapotranspiracja..

W zależności od rodzaju zanieczyszczenia, stopnia zanieczyszczenia miejsca i wymaganego poziomu usuwania lub odkażania, techniki fitoremediacji są wykorzystywane jako mechanizm do zatrzymywania zanieczyszczeń (techniki fitostabilizacji, rizofiltracja) lub jako mechanizm eliminacji (techniki fitoekstrakcja, fitodegradacja i fitowolacja).

Wśród tych technik fitoremediacji są:

Fitodegradacja

Ta technika, zwana również fitotransformacją, polega na wyborze i użyciu roślin, które mają zdolność degradacji absorbowanych zanieczyszczeń.

W fitodegradacji specjalne enzymy, które posiadają niektóre rośliny, powodują rozpad cząsteczek zanieczyszczających związków, przekształcając je w mniejsze, nietoksyczne lub mniej toksyczne cząsteczki.

Rośliny mogą również mineralizować zanieczyszczenia w proste, przyswajalne związki, takie jak dwutlenek węgla (CO)2) i wody (H2O).

Przykładami tego typu enzymów są dehalogenaza i oksygenaza; pierwsze sprzyja usuwaniu halogenów ze związków chemicznych, a drugie utlenia substancje.

Fitodegradacja została wykorzystana do usuwania materiałów wybuchowych, takich jak TNT (trinitrotoluen), chloroorganiczne i fosforoorganiczne pestycydy, chlorowcowane węglowodory, między innymi zanieczyszczenia.

Rizorremediation

Gdy degradacja zanieczyszczeń jest wytwarzana przez działanie mikroorganizmów, które żyją w korzeniach roślin, technika remediacji jest nazywana rizorremediacją.

Fitostabilizacja

Ten rodzaj fitoremediacji opiera się na roślinach, które absorbują zanieczyszczenia i unieruchamiają je wewnątrz.

Wiadomo, że rośliny te zmniejszają biodostępność zanieczyszczeń poprzez wytwarzanie i wydalanie przez korzenie związków chemicznych, które inaktywują substancje toksyczne poprzez mechanizmy absorpcji, adsorpcji lub krzepnięcia..

W ten sposób zanieczyszczenia nie są już dostępne w środowisku dla innych żywych istot, uniemożliwiają migrację do wód gruntowych i rozpraszają je na większe obszary gleby.

Niektóre rośliny, które zostały wykorzystane w fitostabilizacji to: Lupinus albus (aby unieruchomić arsen, As i kadm, Cd), Hyparrhenia hirta (unieruchomienie ołowiu, Pb), Zygophyllum fabago (Immobilizacja cynku, Zn), Anthyllis vulneraria (unieruchomienie cynku, ołowiu i kadmu), Deschampia cespitosa (unieruchomienie ołowiu, kadmu i cynku) i Sandy cardaminopsis (unieruchomienie ołowiu, kadmu i cynku), między innymi.

Fitostymulacja

W tym przypadku stosuje się rośliny, które stymulują rozwój mikroorganizmów, które degradują zanieczyszczenia. Te mikroorganizmy żyją w korzeniach roślin.

Fitoekstrakcja

Fitoekstrakcja, zwana również fitoakumulacją lub fitosanitacją, wykorzystuje rośliny lub glony do usuwania zanieczyszczeń z gleby lub wody..

Po wchłonięciu przez rośliny lub algi zanieczyszczających związków chemicznych i zgromadzeniu ich z wody lub gleby, są one zbierane jako biomasa i są na ogół spalane.

Popioły są składowane w specjalnych miejscach lub wysypiskach lub wykorzystywane do odzyskiwania metali. Ta ostatnia technika jest nazywana fitomineria.

Rośliny hiperakumulacyjne

W przypadku organizmów zdolnych do absorbowania bardzo dużych ilości zanieczyszczeń gleby i wody, nazywane są one hiperakumulatorami.

Opisano rośliny arsenu (As), ołowiu (Pb), kobaltu (Co), miedzi (Cu), manganu (Mn), niklu (Ni), selenu (Se) i cynku (Zn)..

Przeprowadzono fitoekstrakcję metali roślinami Caerulescens Thlaspi (ekstrakcja kadmu, Cd), Vetiveria zizanoides (ekstrakcja cynku Zn, kadmu Cd i ołowiu Pb) Brassica juncea (ekstrakcja ołowiu Pb) i Pistia stratiotis (ekstrakcja Ag srebra, rtęci Hg, niklu Ni, ołowiu Pb i cynku Zn), między innymi.

Fitofiltracja

Ten rodzaj fitoremediacji jest stosowany w odkażaniu wód gruntowych i powierzchniowych. Substancje zanieczyszczające są wchłaniane przez mikroorganizmy lub korzenie lub są przyklejane (adsorbowane) na powierzchni obu.

W fililofiltracji rośliny uprawia się technikami hydroponicznymi, a gdy korzeń jest dobrze rozwinięty, rośliny są przenoszone na zanieczyszczone wody.

Niektóre rośliny wykorzystywane jako rośliny filtrujące to: Scirpus lacustris, Lemna gibba, Azolla caroliniana, Elatine trianda i Polygonum punctatum.

Fitowolatilizacja

Ta technika działa, gdy korzenie roślin pochłaniają zanieczyszczoną wodę i uwalniają zanieczyszczenia przekształcane w gazową lub lotną formę w atmosferę, poprzez pocenie się liści.

Znane jest działanie fitolubatyzujące selenu (Se) roślin, Salicornia bigelovii, Astragalus bisulcatus i Chara canescens a także zdolność do przenoszenia rtęci (Hg) z gatunków roślin Arabidopsis thaliana.

Zalety fitoremediacji

  • Zastosowanie technik fitoremediacji jest znacznie bardziej ekonomiczne niż wdrożenie konwencjonalnych metod odkażania.
  • Technologie fitoremediacji są skuteczne na dużych obszarach o średnim poziomie zanieczyszczenia.
  • Będąc technikami odkażania in situ, nie musisz transportować zanieczyszczonego medium, unikając w ten sposób rozproszenia zanieczyszczeń przez wodę lub powietrze.
  • Zastosowanie technologii fitoremediacji umożliwia odzysk cennych metali i wody.
  • Aby zastosować te technologie, wymagane są tylko konwencjonalne praktyki rolnicze; nie ma potrzeby budowy specjalnych obiektów ani szkolenia wyszkolonego personelu do jego realizacji.
  • Technologie fitoremediacji nie zużywają energii elektrycznej ani nie emitują zanieczyszczających gazów cieplarnianych.
  • Są to technologie, które chronią glebę, wodę i atmosferę.
  • Stanowią one metody odkażania o najniższym wpływie na środowisko.

Wady i ograniczenia

  • Techniki fitoremediacji mogą mieć wpływ tylko na obszarze zajmowanym przez korzeń roślin, to znaczy na ograniczonym obszarze i głębokości.
  • Fitoremediacja nie jest całkowicie skuteczna w zapobieganiu wymywania lub przesączania zanieczyszczeń do wód gruntowych.
  • Techniki fitoremediacji są powolnymi metodami odkażania, ponieważ wymagają czasu oczekiwania na wzrost roślin i mikroorganizmów związanych z nimi.
  • Na wzrost i przetrwanie roślin stosowanych w tych technikach ma wpływ stopień toksyczności zanieczyszczeń.
  • Zastosowanie technik fitoremediacji może mieć negatywny wpływ na ekosystemy, w których są one wdrażane, z powodu bioakumulacji zanieczyszczeń w roślinach, które mogą później przejść do łańcuchów pokarmowych przez pierwotnych i wtórnych konsumentów..

Referencje

  1. Carpena RO i Bernal MP. 2007. Klucze do fitoremediacji: fitotechnologie do odzyskiwania gleby. Ekosystemy 16 (2). Maj.
  2. Agencja Ochrony Środowiska (EPA-600-R-99-107). 2000. Wprowadzenie do fitoremediacji.
  3. Gerhardt KE, Huang XD, Glick BR, Greenberg BM. 2008. Fitoremediacja i rizoremediacja organicznych zanieczyszczeń gleby: potencjał i wyzwania. Plant Science. BRAK LIŚCIE
  4. Ghosh M i Singh SP. 2005. Przegląd fitoremediacji metali ciężkich i wykorzystania ich produktów ubocznych. Ekologia stosowana i badania środowiskowe. 3 (1): 1-18.
  5. Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R. i Sun, W. (2017). Przegląd fitoremediacji odpadów kopalnianych na miejscu. Chemosphere, 184, 594-600. doi: 10.1016 / j.chemosphere.2017.06.025