Phytoremediation
Phytoremediation
Description
Phytoremediation on bioremediation prosessi, jossa käytetään erilaisia kasveja poistamaan, siirtämään,stabiloimaan ja/tai tuhoamaan vierasaineita maaperässä ja pohjavedessä.On olemassa useita erilaisia fytoremediatiomekanismeja. Nämä ovat:
1. Rhizosphere biohajoavuus. Tässä prosessissa kasvi vapauttaa luonnollisia aineita juuriensa kautta toimittaen ravinteita maaperän mikro-organismeille. Mikro-organismit edistävät biologista hajoamista.
2. Kasvistabilointi. Tässä prosessissa kemialliset yhdisteet tuottamakasvin immobilisoida epäpuhtauksia, eikä hajota niitä.
3. Fyto-kertymistä (kutsutaan myös fyto-uuttamiseksi). Tässä prosessissa kasvien juuret sorb kontaminantsong muiden ravinteiden ja veden kanssa. Saastuttava massa ei tuhoudu vaan kasvaa kasvin versoissa ja lehdissä. Tätä menetelmää käytetään pääasiassamastat sisältävät metalleja. Eräällä esittelypaikalla vesiliukoiset metallit otetaan kasvilajeista, jotka on valittu sen vuoksi, että ne pystyvät keräämään suuria määriä lyijyä (Pb). Metallit varastoidaan kasvien ilmaversoihin, jotka kerätään ja joko sulatetaan mahdollista metallien kierrätystä/hyödyntämistä varten tai hävitetään vaarallisena jätteenä. Pääsääntöisesti readilybiosaatavia metalleja kasvien ottoon ovat kadmium, nikkeli, sinkki,arseeni, seleeni ja kupari. Kohtalaisen biologisesti hyödynnettäviä metalleja ovat koboltti, mangaani, andiron. Lyijy, kromi ja uraani eivät ole kovin biologisesti hyödynnettävissä. Lyijyn biologista saatavuutta voidaan lisätä huomattavasti lisäämällä kelatoivia aineita maaperään. Vastaavasti uraanin ja radio-cesium 137: n saatavuutta voidaan parantaa sitrisidillä ja ammoniumnitraatilla.
4. Vesiviljelyjärjestelmät vesivirtojen hoitoon (Rhizofiltration). Rhizofiltration onmilar kasvien kertymistä, mutta puhdistamiseen käytetyt kasvit areralisoidaan kasvihuoneissa niiden juuret vedessä. Järjestelmää voidaan käyttää pohjaveden ex situ-käsittelyyn. Toisin sanoen pohjavesi pumpataan pintaan kastelemaan näitä kasveja. Tyypillisesti hydroponisissa järjestelmissä hyödynnetään keinomaata, kuten hiekkaa sekoitettuna perliittiin tai vermikuliittiin. Kun juuret kyllästyvät epäpuhtauksiin, ne korjataan ja luovutetaan.
5. Fyto-haihtuminen. Tässä prosessissa kasvit ottavat vettä, joka sisältää orgaanisia kontaminantteja, ja päästävät epäpuhtaudet ilmaan lehtiensä kautta.
6. Fytohajoaminen. Tässä prosessissa, kasvit todella aineenvaihdunta anddestroy epäpuhtaudet sisällä kasvikudosten.
7. Hydraulinen Ohjaus. Tässä prosessissa puut välillisesti korjata by controlling groundwatermovement. Puut toimivat luonnollisina pumppuina, kun niiden juuret ulottuvat vedenpintaa kohti ja muodostavat tiheän juurimassan, joka vie suuria määriä vettä. Esimerkiksi poppelipuu vetää maasta 30 litraa vettä päivässä, ja puuvillapuu voi imeä itseensä jopa 350 litraa päivässä.
eniten käytettyjä ja tutkittuja kasveja ovat poppelit. Yhdysvaltain ilmavoimat on käyttänyt poppeleita trikloorietyleenin (TCe)pitämiseksi pohjavedessä. Iowassa EPA osoitti, että poppelipuut toimivat luonnollisina pumppuina pitääkseen myrkylliset rikkaruohomyrkyt,torjunta-aineet ja lannoitteet poissa puroista ja pohjavedestä. Yhdysvaltain armeijan pioneerijoukot ovat kokeilleet kosteikkokasveilla räjähteiden tuhoamista maaperästä ja pohjavedestä. Vedenalaiset ja kelluvat lajit (coontailand pondweed ja arrowhead) laskivat trinitrotolueenin (TNT) 5%: iin alkuperäisestä pitoisuudesta. Upotetut kasvit pystyivät vähentämään Royal DemolitionExplosive (RDX) – tasoja 40%, ja kun mikrobien hajoamista lisättiin,RDX laski 80%. Tshernobylissä Ukrainassa tehdyssä kokeessa auringonkukkia, joissa käytettiin rhizofiltraatiota, käytettiin onnistuneesti radioaktiivisten kontaminanttien poistamiseen lammikon vedestä.
rajoitukset ja huolenaiheet
biohajoavien tuotteiden myrkyllisyyttä ja saatavuutta ei aina tunneta.
Hajoamissivutuotteet voidaan mobilisoida eläimiin sisältyvään veteen tai biokertymään. Lisätutkimusta tarvitaan erilaisten yhdisteiden kohtalon määrittämiseksi kasvien aineenvaihdunnassa sen varmistamiseksi, että kasvien jätökset ja tuotteet eivät vaikuta myrkyllisiin tai haitallisiin kemikaaleihin ravintoketjussa.
tutkijoiden on selvitettävä, vapautuvatko puiden lehtiin ja puuhun kerääntyvät epäpuhtaudet, kun syksyllä sataa puita tai kun puista käytetään polttopuuta tai multaa.
korjattujen kasvien hävittäminen voi olla ongelmallista, jos ne sisältävät suuria määriä raskasmetalleja.
epäpuhtauksien syvyys rajakäsittely. Hoitovyöhyke määräytyy kasvin juurisyvyyden mukaan. Useimmiten se rajoittuu matalaan maaperään, puroihin ja pohjaveteen. Veden pumppaaminen pois maasta ja sen käyttäminen puiden istutusten kasteluun voi käsitellä saastunutta pohjavettä, joka on liian syvä kasvien juurien ulottumattomiin. Jos käytännön, syvä tilling, tuoda raskasmetalleja, jotka ovat saattaneet siirtyä alaspäin inmullassa lähempänä juuria, voi olla tarpeen.
kasviremediaatio on yleensä rajattu koskemaan alueita, joilla epäpuhtauspitoisuudet ovat alhaisemmat ja jotka ovat saastuneet malviamaassa, puroissa ja pohjavedessä. Tutkijat ovat kuitenkin havainneet, ettäpuiden käyttö (pienempien kasvien sijaan) antaa heille mahdollisuuden käsitellä deepersaastumista, koska puunjuuret tunkeutuvat syvemmälle maahan.
fytoremediaation onnistuminen voi olla vähäistä, riippuen sijainnista. Myös muut ilmastolliset tekijät vaikuttavat sen tehokkuuteen.
kunnostuksen onnistuminen riippuu valitun kasvikunnan perustamisesta. Uusien kasvilajien käyttöönotolla voi olla laajalle levinneitä ekologisia seuraamuksia. Sitä on tutkittava etukäteen ja valvottava. Lisäksi kasvien perustaminen voi vaatia useitakastelua. On tärkeää harkita ylimääräistä liikekannallepanoa epäpuhtauksien maaperässä ja pohjavedessä tämän käynnistysvaiheen aikana.
jos vierasainepitoisuudet ovat liian korkeat, kasvit voivat kuolla.
jotkut fytoremediatiot siirtävät kontaminaatiota eri väliaineiden välillä (esim.maaperästä ilmaan).
Fytoremediatio ei ole tehokas monisärmäisille epäpuhtauksille, kuten polyklooratuille Bifenyyleille (PCB).
Fytoremediatio vaatii suuren pinta-alan kunnostamista varten.
sovellettavuus
Fytoremediaatiota käytetään metallien, radionuklidien,torjunta-aineiden,räjähteiden, polttoaineiden, haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC)ja puolihöyryorgaanisten yhdisteiden (SVOCs) kunnostamiseen. Tutkimus on käynnissä, jotta voitaisiin ymmärtää, mikä on pyrittäessä korjaamaan perkloraattia, joka on epäpuhtaus, jonka on osoitettu pysyvänpinta-ja pohjavesijärjestelmissä. Sitä voidaan käyttää puhdistamaanmullasta ja pohjavedestä löytyviä epäpuhtauksia. Radioaktiivisissa aineissa käytetään joskus kelatoivia aineita, jotta epäpuhtaudet olisivat otettavissa kasvien sisäänottoon.
teknologiakehityksen tila
Fytoremediatio on laaja teknologiatyyppi,joka on onnistuneesti osoitettu joillekin vierasaineille ja oneksperimentaalinen toisille.
www-linkit
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(sisältää luettelon kasveista, joita käytetään tiettyihin vierasaineisiin)
muut luonnonvarat ja Demonstroinnit
Katso http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for luettelo muista fytoremediation web-resursseista.
usan energiaministeriö on ottanut käyttöön laajan fytoremediointijärjestelmän tritioidulle vedelle. SRS on rakentanut aretention lampi hallita pohjavettä, koska se purkautuu pintaan, andit käyttää vanhaa kasvumetsää saattamaan tritiated vettä. Siinä on laaja putkistojärjestelmä, jossa sprinkleripäät on sijoitettu lähelle maanpintaa.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor luettelo 165 paikasta, joissa fytoa on käytetty. Katso myös http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
Katso http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor kuvaus TCe-Plumen hydraulisesta talteenotosta poplartreilla.
KS. http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor a research paper on phytoremediation of metals.
Katso http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
>