Phytoremediation

Phytoremediation

leírás

a Phytoremediation egy bioremediation folyamat, amely különböző típusú növényeket használ a talajban és a talajvízben lévő szennyeződések eltávolítására, átvitelére,stabilizálására és/vagy megsemmisítésére.Számos különböző típusú fitoremediáció létezikmechanizmusokat. Ezek a következők:

1. Rhizosphere biodegradáció. Ebben a folyamatban a növény természetesanyagokat gyökerein keresztül, tápanyagokat szolgáltatva a mikroorganizmusoknaktalaj. A mikroorganizmusok fokozzák a biológiai lebomlást.

2. Fito-stabilizáció. Ebben a folyamatban a növény által termelt kémiai vegyületeka növény immobilizálja a szennyeződéseket, nem pedig lebontja őket.

3. Fito-felhalmozódás (más néven fito-extrakció). Ebben a folyamatban a növényi gyökerek szorb a szennyeződésekmás tápanyagokkal és vízzel együtt. A szennyező anyag tömege nem pusztul el, hanemvéget ér a növényi hajtásokban és levelekben. Ezt a módszert elsősorban afémeket tartalmazó poharak. Az egyik demonstrációs helyszínen vízben oldódó fémeket vesznek fel a kiválasztott növényfajok, mivel képesek nagy mennyiségű ólmot (Pb) felvenni. A fémeket az üzemben tárolják, melyeket begyűjtenek, és vagy megolvasztanak a lehetséges fém újrahasznosítás/hasznosítás céljából, vagy veszélyes hulladékként ártalmatlanítják. Általános szabály, hogy készen álla növényi felvételhez rendelkezésre álló fémek közé tartozik a kadmium, a nikkel, a cink,az arzén, a szelén és a réz. Mérsékelten biológiailag hozzáférhető Fémek kobalt, mangán ésvas. Az ólom, a króm és az urán biológiailag nem nagyon hozzáférhető. Az ólom előállíthatósokkal biológiailag hozzáférhetőbbé válik kelátképző szerek hozzáadásával a talajokhoz. Hasonlóképpen, az urán és a rádió-cézium-137 elérhetősége citricacid és ammónium-nitrát alkalmazásával növelhető.

4. Hidroponikus rendszerek vízfolyások kezelésére (Rizofiltráció). A rizofiltrációhasonló a fito-felhalmozódáshoz, de a tisztításhoz használt növények üvegházakban gyökereznek vízben. Ez a rendszer ex-situ felszín alatti vizek kezelésére használható. Vagyis a felszín alatti vizet pumpáljáka felszínre öntözni ezeket a növényeket. Jellemzően a hidroponikus rendszerek használjákmesterséges talajközeg, például perlittel vagy vermikulittal kevert homok. Ahogy a gyökerek telítődnek a szennyeződésekkel, azokat betakarítják és megsemmisítik.

5. Fito-illékonyodás. Ebben a folyamatban a növények szerves anyagokat tartalmazó vizet vesznek fel, és leveleiken keresztül a szennyeződéseket a levegőbe engedik.

6. Növényi lebomlás. Ebben a folyamatban a növények ténylegesen metabolizálódnak éselpusztítják a szennyeződéseket a növényi szövetekben.

7. Hidraulikus Vezérlés. Ebben a folyamatban a fák közvetett módon orvosoljáka talajvíz mozgásának ellenőrzése. A fák természetes szivattyúként működnek, amikor gyökereik a vízszint felé nyúlnak, és sűrű gyökértömeget hoznak létre, amely nagy mennyiségű vizet vesz fel. Például egy nyárfa naponta 30 liter vizet húz ki a földből, egy pamutfa pedig napi 350 gallont képes felszívni.

a leggyakrabban használt és vizsgált növények a nyárfák. Az Egyesült Államok Légiereje nyárfákat használt a talajvízben lévő triklór-etilén (TCE)tárolására. Iowában az EPA bebizonyította, hogy a nyárfák természetes szivattyúként működnek, hogy a mérgező gyomirtókat,növényvédő szereket és műtrágyákat távol tartsák a patakoktól és a talajvíztől. A US Army Corps of engineers kísérletezett vizes növények elpusztítani robbanásveszélyes vegyületek a talajban és a talajvízben. Az alámerült és a lebegő levelű fajok (coontailand pondweed és arrowhead) a trinitrotoluolt (TNT)az eredeti koncentráció 5% – ára csökkentették. A merülő növények 40% – kal csökkentették a Royal DemolitionExplosive (RDX) szintet, a mikrobiális lebomlás hozzáadásával pedig az RDX 80% – kal csökkent. A napraforgókat rizofiltrációval sikeresen használtákhogy eltávolítsák a radioaktiv kontaminánsokat a tóvízből egy csernobili tesztben, Ukrajnában.

korlátozások és aggályok

a biodegradációs termékek toxicitása és biológiai hozzáférhetősége nem mindig ismert.

a bomlási melléktermékek mobilizálódhatnakföldvízben vagy az állatokban biológiailag felhalmozódhatnak. További kutatásokra van szükség a különböző vegyületek sorsának meghatározásához a növényi anyagcsere-ciklusban annak biztosítása érdekében, hogy a növényi ürülék és termékek ne járuljanak hozzá mérgező vagy káros vegyi anyagokhozaz élelmiszerláncba.

a tudósoknak meg kell állapítaniuk, hogy a fák leveleiben és fájában összegyűlt szennyező anyagok felszabadulnak-e, amikor ősszel lehullanak a levelek, vagy ha tűzifát vagy talajtakarót használnak a fákról.

a betakarított növények ártalmatlanítása problémát jelenthet, ha nagy mennyiségű nehézfémet tartalmaznak.

a szennyező anyagok mélysége korlátozzaa kezelést. A kezelési zónát a növény gyökérmélysége határozza meg. A legtöbb esetben sekély talajokra,patakokra, talajvízre korlátozódik. A talajvíz kiszivattyúzása és a fák ültetvényeinek öntözésére való felhasználása kezelheti a szennyezett talajvizet, amely túl mély ahhoz, hogy a növényi gyökerek elérjék. Ahol gyakorlati, mély talajművelésre lehet szükség, hogy a nehézfémeket, amelyek esetleg lefelé mozogtak a talajban, közelebb hozzák a gyökerekhez.

a fitoremediáció alkalmazása általában azokra a területekre korlátozódik, ahol alacsonyabb a szennyezőanyag-koncentráció és a szennyezettség a sekély talajban, patakokban és talajvízben. A kutatók azonban ezt találjáka fák (nem pedig a kisebb növények) használata lehetővé teszi számukra a mélyebb szennyeződések kezelését, mivel a fa gyökerei mélyebben behatolnak a talajba.

a fitoremediáció sikere lehetszezonális, a helytől függően. Más éghajlati tényezők is befolyásoljákhatékonyságát.

a kármentesítés sikere a kiválasztott növényközösség létrehozásától függ. Új növényfajok bevezetése lehetszéles körben elterjedt ökológiai következmények. Előzetesen tanulmányozni kell ésellenőrizni. Ezenkívül a növények létrehozása többet igényelhetaz öntözés évszakai. Fontos figyelembe venni a talajban és a felszín alatti vizekben lévő szennyező anyagok további mobilizálását ebben az indulási időszakban.

ha a szennyező anyagok koncentrációja túl magas, a növények elpusztulhatnak.

néhány fitoremediáció átviszi a szennyeződést a közegeken (pl. a talajból a levegőbe).

a Fitoremediáció nem hatékony erősen szorbált szennyező anyagok, például poliklórozott bifenilek (PCB-k) esetében.

a Fitoremediációhoz nagy területű földterület szükséges a kármentesítéshez.

alkalmazhatóság

a Fitoremediációt Fémek, radionuklidok,peszticidek,robbanóanyagok, üzemanyagok, illékony szerves vegyületek (VOC)és félig illékony szerves vegyületek (SVOCs) kármentesítésére használják. Kutatások folynak, hogy megértsék a fitoremediáció szerepét a perklorát kármentesítésében, amely szennyezőanyagról kimutatták, hogy perzisztens a felszíni és felszín alatti rendszerekben. Használható a talajban és a talajvízben található szennyező anyagok tisztítására. A radioaktív anyagok esetében kelátképző szereket néha használnak a szennyező anyagok ültetésre alkalmassá tételére.

Technológiai Fejlesztési státusz

a Fitoremediáció egy széles körű technológiatípus, amelyet egyes szennyező anyagok esetében sikeresen bizonyítottak, másoknál pedig kísérleteznek.

internetes linkek

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(az egyes szennyező anyagok esetében használt növények listáját tartalmazza)

egyéb források és bemutatók

lásd http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for egyéb fitoremediációs webes források listáját.

a Savannah River telephelyen (SRS) található vegyes Hulladékgazdálkodási létesítményben az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma kiterjedt fitoremediációs rendszert vezetett be a tritizált víz számára. Az SRS aretention tavat épített a felszín alatti vizek kezelésére, amikor a felszínre kerül, és a régi növekedési erdőt használja a tritizált víz átterjedésére. Kiterjedt csővezetékrendszerrel rendelkezik, sprinklerfejekkel, amelyek a talaj közelében helyezkednek el.

http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor 165 olyan terület felsorolása, ahol fito-t használtak. Lásd még: http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm

lásd: http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor a TCE toll hidraulikus befogásának leírása nyárfák segítségével.

lásd: http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor kutatási cikk a fémek fitoremediációjáról.

lásd http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats

>