Phytoremediation
Phytoremediation
Descrizione
Phytoremediation è un processo di bioremediation che utilizza vari tipi di piante per rimuovere, trasferire, stabilizzare e/o distruggere i contaminanti nel suolo e nelle acque sotterranee.Esistono diversi tipi di fitoremediazionemeccanismi. Questi sono:
1. Biodegradazione della rizosfera. In questo processo, la pianta rilascia sostanze naturali attraverso le sue radici, fornendo nutrienti ai microrganismi nelsuolo. I microrganismi aumentano la degradazione biologica.
2. Fito-stabilizzazione. In questo processo, composti chimici prodotti dalla pianta immobilizza i contaminanti, piuttosto che degradarli.
3. Fito-accumulo (chiamato anche fito-estrazione). In questo processo, le radici delle piante assorbono i contaminantiinsieme ad altri nutrienti e acqua. La massa contaminante non viene distrutta mafinisce nei germogli e nelle foglie delle piante. Questo metodo è usato principalmente perstasti contenenti metalli. In un sito di dimostrazione, i metalli idrosolubili sono assorbiti da specie vegetali selezionate per la loro capacità di assorbire grandi quantità di piombo (Pb). I metalli sono immagazzinati nei germogli aerei dell’impianto, che vengono raccolti e fusi per il potenziale riciclaggio/recupero del metallo o smaltiti come rifiuti pericolosi. Come regola generale, i metalli readilybioavailable per l’assorbimento delle piante includono cadmio, nichel, zinco, arsenico,selenio e rame. I metalli moderatamente biodisponibili sono cobalto, manganese, andiron. Piombo, cromo e uranio non sono molto biodisponibili. Il piombo può essere reso molto più biodisponibile con l’aggiunta di agenti chelanti ai terreni. Allo stesso modo, la disponibilità di uranio e radio-cesio 137 può essere migliorata utilizzando citricacid e nitrato di ammonio, rispettivamente.
4. Sistemi Idroponici per il trattamento dei corsi d’acqua (Rhizofiltration). La rizofiltrazione è simile al fito-accumulo, ma le piante utilizzate per la pulizia areraised in serre con le loro radici in acqua. Questo sistema può essere utilizzato per il trattamento ex-situ delle acque sotterranee. Cioè, le acque sotterranee vengono pompatealla superficie per irrigare queste piante. Tipicamente i sistemi idroponici utilizzanoun terreno artificiale, come sabbia mista a perlite o vermiculite. Le radici di Asthe diventano saturate con contaminanti, sono raccolte e disposedof.
5. Fito-volatilizzazione. In questo processo, le piante assorbono acqua contenente sostanze organiche e rilasciano contaminanti nell’aria attraverso le loro foglie.
6. Fito-degradazione. In questo processo, le piante effettivamente metabolizzano edistruggere i contaminanti all’interno dei tessuti vegetali.
7. Controllo idraulico. In questo processo, gli alberi rimediano indirettamente controllando il movimento del groundwatermovement. Gli alberi agiscono come pompe naturali quando le loro radici scendono verso la tavola dell’acqua e stabiliscono una massa densa di radici che occupa grandi quantità di acqua. Un pioppo, ad esempio, estrae dal terreno 30 galloni di acquaper giorno, e un pioppo può assorbire fino a 350 galloni al giorno.
Le piante più utilizzate e studiate sono gli alberi di pioppo. La U. S. Air Force ha utilizzato alberi di pioppo per contenere tricloroetilene (TCE) nelle acque sotterranee. In Iowa, EPA demonstratedthat pioppi agivano come pompe naturali per mantenere erbicidi tossici,pesticidi e fertilizzanti fuori dei flussi e delle acque sotterranee. L’US Army Corps ofEngineers ha sperimentato con piante delle zone umide per distruggere composti esplosivi nel suolo e nelle acque sotterranee. Le specie sommerse e flottanti (coontailand pondweed e arrowhead, rispettivamente)hanno ridotto il trinitrotoluene (TNT) al 5% della concentrazione originale. Le piante sommerse sono state in grado di ridurre i livelli di demolizione reale (RDX) del 40% e, quando è stata aggiunta la degradazione microbica,l’RDX è diminuito dell ‘ 80%. I girasoli, usando la rizofiltrazione, sono stati usati con successoper rimuovere i radioattivicontaminanti dall’acqua dello stagno in un test a Chernobyl, in Ucraina.
Limitazioni e preoccupazioni
La tossicità e la biodisponibilità dei prodotti biodegradabili non sono sempre note.
I sottoprodotti di degradazione possono essere mobilizzati in acque sotterranee o bioaccumulati negli animali. Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare il destino di vari composti nel ciclo metabolico delle piante per garantire che gli escrementi e i prodotti vegetali non contribuiscano a sostanze chimiche tossiche o nocive nella catena alimentare.
Gli scienziati devono stabilire se le sostanze che si raccolgono nelle foglie e nel legno degli alberi vengono rilasciate quando le foglie cadono in autunno o quando viene utilizzata legna da ardere o pacciame dagli alberi.
Lo smaltimento delle piante raccolte può essere un problemase contengono alti livelli di metalli pesanti.
La profondità dei contaminanti limita il trattamento. La zona di trattamento è determinata dalla profondità della radice della pianta. Nella maggior parte dei casi,è limitato a terreni poco profondi, corsi d’acqua e acque sotterranee. Pompare l’acqua dal terreno e usarla per irrigare le piantagioni di alberi può trattare acque sotterranee contaminate che sono troppo profonde per essere raggiunte dalle radici delle piante. Wherepractical, lavorazione profonda, per portare metalli pesanti che possono essere spostati verso il basso inthe terreno più vicino alle radici, può essere necessario.
Generalmente, l’uso del fitoremediazione è limitato a siti con concentrazioni di contaminanti inferiori e contaminazione nei suoli, nei corsi d’acqua e nelle acque sotterranee. Tuttavia, i ricercatori stanno scoprendo chel’uso di alberi (piuttosto che piante più piccole) consente loro di trattare la percontaminazione profonda perché le radici degli alberi penetrano più profondamente nel terreno.
Il successo della fitoremediazione può esserestagione, a seconda della posizione. Anche altri fattori climatici influenzeranno il suoefficacia.
Il successo della bonifica dipende dalla creazione di una comunità vegetale selezionata. L’introduzione di nuove specie vegetali può averediffuse ramificazioni ecologiche. Dovrebbe essere studiato in anticipo emonitorato. Inoltre, la creazione delle piante potrebbe richiedere diversistagioni di irrigazione. È importante considerare la mobilizzazione extra dicontaminanti nel suolo e nelle acque sotterranee durante questo periodo di avvio.
Se le concentrazioni di contaminanti sono troppo elevate, le piante possono morire.
Alcuni fitorimediazioni trasferiscono la contaminazione attraverso i media, (ad esempio, dal suolo all’aria).
La fitoremediazione non è efficace per contaminanti fortemente assorbiti come i policlorobifenili (PCB).
La fitoremediazione richiede una vasta area di terreno per la bonifica.
Applicabilità
La fitoremediazione è utilizzata per la bonifica di metalli, radionuclidi,pesticidi,esplosivi, combustibili, composti organici volatili (COV)e composti organici semivoleorganici (SVOC). La ricerca è in corso per comprendere il ruolo del phytoremediation per bonificare il perclorato, un contaminante che ha dimostrato di essere persistente nei sistemi di superficie e nelle acque sotterranee. Può essere utilizzato per la puliziacontaminanti presenti nel suolo e nelle acque sotterranee. Per le sostanze radioattive,agenti chelanti sono talvolta utilizzati per rendere i contaminanti suscettibili di plantuptake.
Stato di sviluppo tecnologico
La fitoremediazione è un tipo di tecnologia ad ampio spettro che è stato dimostrato con successo per alcuni contaminanti ed è sperimentale per altri.
Link Web
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(contiene un elenco delle piante utilizzate per alcuni contaminanti)
Altre Risorse e Dimostrazioni
Vedere http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for riportato un elenco di altri fitodepurazione risorse web.
Presso l’impianto di gestione dei rifiuti misti presso il sito Savannah River (SRS), il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha implementato un sistema di fitoremediazione estensivo per l’acqua tritiata. SRS ha costruito lo stagno di aretention per dirigere l’acqua sotterranea mentre scarica alla superficie, andit sta usando la vecchia foresta di crescita per traspirare l’acqua tritiated. Ha sistema anextensive della conduttura con le teste dell’irrigatore messe in scena vicino alla terra.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor un elenco di 165 siti in cui è stato utilizzato phyto. Vedi anchehttp://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
Vedi http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor una descrizione della cattura idraulica di un pennacchio TCE utilizzando poplartrees.
Cfr. http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor un documento di ricerca sulla fitoremediazione dei metalli.
Vedi http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
>