Phytoremediation
Phytoremediation
Beschreibung
Phytoremediation ist ein Bioremediationsprozess, der verschiedene Arten von Pflanzen verwendet, um Verunreinigungen im Boden und Grundwasser zu entfernen, zu übertragen, zu stabilisieren und / oder zu zerstören.Es gibt verschiedene Arten von Phytoremediationmechanismen. Diese sind:
1. Biologischer Abbau der Rhizosphäre. Bei diesem Prozess setzt die Pflanze natürliche freisubstanzen durch ihre Wurzeln, die Mikroorganismen im Boden mit Nährstoffen versorgen. Die Mikroorganismen fördern den biologischen Abbau.
2. Phyto-Stabilisierung. In diesem Prozess werden chemische Verbindungen von derpflanze immobilisieren Verunreinigungen, anstatt sie abzubauen.
3. Phyto-Akkumulation (auch Phyto-Extraktion genannt). In diesem Prozess sorbieren Pflanzenwurzeln die Kontaminantenzusammen mit anderen Nährstoffen und Wasser. Die Schadstoffmasse wird nicht zerstört, sondernendet in den Pflanzentrieben und Blättern auf. Diese Methode wird hauptsächlich für verwendetabfälle, die Metalle enthalten. An einem Demonstrationsstandort werden wasserlösliche Metalle von Pflanzenarten aufgenommen, die aufgrund ihrer Fähigkeit, große Mengen Blei (Pb) aufzunehmen, ausgewählt wurden. Die Metalle werden in den plantÍs-Lufttrieben gelagert, die geerntet und entweder für ein potenzielles Metallrecycling / -verwertung geschmolzen oder als gefährlicher Abfall entsorgt werden. Als allgemeine Regel, readilybioavailable Metalle für die Pflanzenaufnahme umfassen Cadmium, Nickel, Zink, Arsen,Selen, und Kupfer. Mäßig bioverfügbare Metalle sind Kobalt, Mangan undEisen. Blei, Chrom und Uran sind nicht sehr bioverfügbar. Blei kann durch Zugabe von Chelatbildnern zu Böden viel bioverfügbarer gemacht werden. In ähnlicher Weise kann die Verfügbarkeit von Uran und Radio-Cäsium 137 mit Citricacid bzw. Ammoniumnitrat verbessert werden.
4. Hydroponische Systeme zur Behandlung von Wasserströmen(Rhizofiltration). Rhizofiltrationähnlich der Phyto-Akkumulation, aber die Pflanzen, die für die Reinigung verwendet werden, werden in Gewächshäusern mit ihren Wurzeln in Wasser gezüchtet. Dieses System kann für die Ex-situ-Grundwasserbehandlung verwendet werden. Das heißt, Grundwasser wird gepumptan die Oberfläche, um diese Pflanzen zu bewässern. Typischerweise verwenden hydroponische Systemeein künstliches Bodenmedium, wie Sand gemischt mit Perlit oder Vermiculit. Wenn die Wurzeln mit Verunreinigungen gesättigt sind, werden sie geerntet und entsorgtvon.
5. Phyto-Verflüchtigung. Bei diesem Prozess nehmen Pflanzen Wasser auf, das organische Schadstoffe enthält, und setzen die Schadstoffe durch ihre Blätter in die Luft frei.
6. Phyto-Abbau. In diesem Prozess verstoffwechseln Pflanzen tatsächlich undzerstören Verunreinigungen in Pflanzengeweben.
7. Hydraulische Steuerung. In diesem Prozess, Bäume indirekt sanieren bycontrolling Grundwasserbewegung. Bäume wirken als natürliche Pumpen, wenn ihre Wurzeln in Richtung des Wasserspiegels reichen und eine dichte Wurzelmasse bilden, die große Mengen Wasser aufnimmt. Eine Pappel zum Beispiel zieht 30 Gallonen Wasser pro Tag aus dem Boden, und ein Pappelholz kann bis zu 350 Gallonen pro Tag aufnehmen.
Die am häufigsten verwendeten und untersuchten Pflanzen sind Pappeln. Die US-Luftwaffe hat Pappeln verwendet, um Trichlorethylen (TCE) im Grundwasser zu enthalten. In Iowa demonstrierte die EPA, dass Pappeln als natürliche Pumpen fungierten, um giftige Herbizide, Pestizide und Düngemittel aus den Bächen und dem Grundwasser fernzuhalten. Das US Army Corps ofEngineers hat mit Feuchtlandpflanzen experimentiert, um explosive Verbindungen im Boden und im Grundwasser zu zerstören. Untergetauchte und schwimmende Blattarten (Coont, Pondweed bzw. Arrowhead) verringerten Trinitrotoluol (TNT) auf 5% der ursprünglichen Konzentration. Untergetauchte Pflanzen konnten den Royal DemolitionExplosive (RDX) -Gehalt um 40% senken, und wenn der mikrobielle Abbau hinzugefügt wurde, verringerte sich der RDX um 80%. Sonnenblumen, die Rhizofiltration verwendeten, wurden erfolgreich verwendet, um radioaktive Kontaminanten aus Teichwasser in einem Test in Tschernobyl, Ukraine, zu entfernen.
Einschränkungen und Bedenken
Die Toxizität und Bioverfügbarkeit biologischer Abbauprodukte ist nicht immer bekannt.
Abbaunebenprodukte können im Grundwasser mobilisiert oder in Tieren bioakkumuliert werden. Zusätzliche Forschung ist erforderlich, um das Schicksal verschiedener Verbindungen im Pflanzenstoffwechselzyklus zu bestimmen, um sicherzustellen, dass Pflanzenkot und -produkte keine giftigen oder schädlichen Chemikalien in die Nahrungskette einbringen.
Wissenschaftler müssen feststellen, Obkontaminanten, die sich in den Blättern und im Holz von Bäumen ansammeln, freigesetzt werden, wenn dieblätter fallen im Herbst oder wenn Brennholz oder Mulch von den Bäumen verwendet wird.
Die Entsorgung geernteter Pflanzen kann ein Problem sein, wenn sie einen hohen Anteil an Schwermetallen enthalten.
Die Tiefe der Verunreinigungen begrenzt die Behandlung. Die Behandlungszone wird durch die Pflanzenwurzeltiefe bestimmt. In den meisten Fällen beschränkt es sich auf flache Böden, Bäche und Grundwasser. Pumpen Sie das Wasser aus dem Boden und verwenden Sie es, um Plantagen von Bäumen zu bewässern, kann kontaminiertes Grundwasser behandeln, das zu tief ist, um von Pflanzenwurzeln erreicht zu werden. Wopraktisches, tiefes Pflügen, um Schwermetalle, die sich im Boden nach unten bewegt haben, näher an die Wurzeln zu bringen, kann notwendig sein.
Im Allgemeinen ist der Einsatz von Phytoremediation auf Standorte mit niedrigeren Schadstoffkonzentrationen und Kontaminationen in flachen Böden, Bächen und Grundwasser beschränkt. Die Forscher stellen jedoch fest, dassDie Verwendung von Bäumen (und nicht von kleineren Pflanzen) es ihnen ermöglicht, eine tiefere Kontamination zu behandeln, da Baumwurzeln tiefer in den Boden eindringen.
Der Erfolg der Phytoremediation kann seinsaisonal, je nach Standort. Andere klimatische Faktoren werden auch seine beeinflussenwirksamkeit.
Der Erfolg der Sanierung hängt von der Etablierung einer ausgewählten Pflanzengemeinschaft ab. Die Einführung neuer Pflanzenarten kann weitreichende ökologische Auswirkungen haben. Es sollte vorher studiert werden undüberwacht. Darüber hinaus kann die Einrichtung der Pflanzen mehrere erfordernjahreszeiten der Bewässerung. Es ist wichtig, eine zusätzliche Mobilisierung von zu berücksichtigenkontaminanten im Boden und Grundwasser während dieser Anlaufzeit.
Bei zu hohen Schadstoffkonzentrationen können Pflanzen absterben.
Einige phytoremediation überträgt Kontaminationacross Medien (z. B. vom Boden in die Luft).
Phytoremediation ist nicht wirksam bei stark sorbierten Kontaminanten wie polychlorierten Biphenylen (PCB).
Phytoremediation erfordert eine große Fläche für die Sanierung.
Anwendbarkeit
Phytoremediation wird zur Sanierung von Metallen, Radionukliden, Pestiziden, Sprengstoffen, Kraftstoffen, flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs)und halbflüchtigen organischen Verbindungen (SVOCs) eingesetzt. Derzeit wird geforscht, um die Rolle der Phytoremediation bei der Sanierung von Perchlorat zu verstehen, einer Kontaminante, die nachweislich in Oberflächen- und Grundwassersystemen persistent ist. Es kann verwendet werden, um cleanupcontaminants gefunden in boden und grundwasser. Für radioaktive Substanzen werden manchmal Chelatbildner verwendet, um die Kontaminanten für die Wiederaufnahme zugänglich zu machen.
Technologischer Entwicklungsstand
Phytoremediation ist ein breiter Technologietyp, der für einige Kontaminanten erfolgreich nachgewiesen wurde und für andere experimentell ist.
Webseiten Verlinkungen
http://www.itrcweb.org/Documents/PHYTO-3.pdf
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4-3.html
http://www.frtr.gov/matrix2/section4/4-33.html
http://www.rtdf.org/public/phyto/protocol/protocol99.htm
http://www.cluin.org/download/citizens/citphyto.pdf
http://el.erdc.usace.army.mil/phyto/
https://portal.navfac.navy.mil/portal/page/portal/NAVFAC/NAVFAC_WW_PP/NAVFAC_NFESC_PP/ENVIRONMENTAL/ERB/PHYTO
https://ert2.navfac.navy.mil/printfriendly.aspx?tool=Phytoremediation
http://t2.serdp-estcp.org/t2template.html#tool=Phytoremediation&page=Overview( enthält eine Liste der Pflanzen, die für bestimmte Kontaminanten verwendet werden)
Andere Ressourcen und Demonstrationen
Siehe http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for eine Liste anderer Phytoremediation-Webressourcen.
In der Mixed Waste Management Facility am Savannah River Site (SRS) hat das US-Energieministerium ein umfassendes Phytoremediationssystem für tritiiertes Wasser implementiert. SRS hat einen großen Teich gebaut, um das Grundwasser zu verwalten, wenn es an die Oberfläche gelangt, und verwendet alten Wald, um das tritiierte Wasser zu transpirieren. Es verfügt über ein umfangreiches Rohrleitungssystem mit bodennahen Sprinklerköpfen.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor eine Liste von 165 Standorten, an denen Phyto verwendet wurde. Siehe auch http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
Siehe http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor eine Beschreibung der hydraulischen Erfassung einer TCE-Wolke unter Verwendung von Pappeln.
Siehe http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor eine Forschungsarbeit zur Phytoremediation von Metallen.
Siehe http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
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