Fytoremediatie

fytoremediatie

beschrijving

fytoremediatie is een bioremediatieproces waarbij verschillende soorten planten worden gebruikt om contaminanten in de bodem en het grondwater te verwijderen, over te brengen, te stabiliseren en/of te vernietigen.Er zijn verschillende soorten fytoremediatiemechanismen. Deze zijn:

1. Rhizosfeer biologische afbraak. In dit proces geeft de plant natuurlijke stoffen vrij via zijn wortels, waardoor voedingsstoffen aan micro-organismen in de olie worden geleverd. De micro-organismen verbeteren de biologische afbraak.

2. Phyto-stabilisatie. In dit proces, de chemische samenstellingen die door de plant worden geproduceerd immobiliseren verontreinigende stoffen, eerder dan degraderen hen.

3. Fyto-accumulatie (ook wel fyto-extractie genoemd). In dit proces, plantenwortels absorberen de contaminantalong met andere voedingsstoffen en water. De verontreinigingsmassa wordt niet vernietigd, maar komt in de plantscheuten en bladeren terecht. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt voor metalen bevattende preparaten. Op één demonstratielocatie worden in water oplosbare metalen opgenomen door plantensoorten die zijn geselecteerd op grond van hun vermogen om grote hoeveelheden lood (Pb) op te nemen. De metalen worden opgeslagen in de luchtscheuten van de fabriek,die worden geoogst en ofwel worden gesmolten voor potentiële Metaalrecycling/terugwinning of worden afgevoerd als gevaarlijk afval. Als algemene regel omvatten vrij verkrijgbare metalen voor opname door planten cadmium, Nikkel, Zink,arseen, selenium en koper. Matig biologisch beschikbare metalen zijn kobalt, mangaan en ijzer. Lood, chroom en uranium zijn niet erg biologisch beschikbaar. Lood kan veel biobeschikbaarder worden gemaakt door de toevoeging van chelaatvormers aan de bodem. Evenzo kan de beschikbaarheid van uranium en van radio-cesium 137 worden verbeterd met respectievelijk citroenzuur en ammoniumnitraat.

4. Hydrocultuur Systemen voor de behandeling van waterstromen (Rhizofiltratie). Rhizofiltratie is vergelijkbaar met fyto-accumulatie, maar de planten die voor de reiniging worden gebruikt, worden in kassen met hun wortels in water geraised. Dit systeem kan worden gebruikt voor ex-situ grondwaterbehandeling. Dat wil zeggen, grondwater wordt naar het oppervlak gepompt om deze planten te irrigeren. Typisch hydrocultuur systemen maken gebruik vaneen kunstmatig bodemmedium, zoals zand gemengd met perliet of vermiculiet. Naarmate de wortels verzadigd raken met verontreinigingen, worden ze geoogst en verwijderd.

5. Fyto-vervluchtiging. In dit proces nemen planten water op dat organische contaminanten bevat en geven ze de verontreinigingen via hun bladeren in de lucht vrij.

6. Fyto-degradatie. In dit proces, planten eigenlijk metaboliseren enstroy verontreinigingen in plantaardige weefsels.

7. Hydraulische Besturing. In dit proces, bomen indirect saneren door het controleren van de grondwaterbeweging. Bomen fungeren als natuurlijke pompen wanneer hun wortels naar beneden reiken naar dewatertafel en een dichte wortelmassa vormen die grote hoeveelheden water opneemt. Een populier, bijvoorbeeld, trekt uit de grond 30 liter water per dag, en een katoenhout kan absorberen tot 350 liter per dag.

de meest gebruikte en bestudeerde planten zijn populierenbomen. De Amerikaanse luchtmacht heeft populieren gebruikt om trichloorethyleen (TCE)in grondwater te bevatten. In Iowa demonstreerde EPA dat populierenbomen fungeerden als natuurlijke pompen om giftige herbiciden, pesticiden en meststoffen uit de stromen en het grondwater te houden. Het Amerikaanse legerkorps van ingenieurs heeft geëxperimenteerd met wetlandplanten om explosieve compounds in de bodem en het grondwater te vernietigen. Ondergedompelde en drijvende bladsoorten (respectievelijk coontail en pondweed en pijlpunt) verminderden trinitrotolueen (TNT)tot 5% van de oorspronkelijke concentratie. Ondergedompeld planten waren in staat om Royal DemolitionExplosive (RDX) niveaus te verlagen met 40%, en wanneer microbiële afbraak werd toegevoegd,RDX daalde met 80%. Zonnebloemen, met behulp van rhizofiltratie, werden succesvol gebruikt om radioactieve stoffen uit vijverwater te verwijderen in een test in Tsjernobyl, Oekraïne.

beperkingen en problemen

de toxiciteit en biologische beschikbaarheid van biologisch afbreekbare producten is niet altijd bekend.

Afbraakbijproducten kunnen worden gemobiliseerd in grondwater of bioaccumulatie bij dieren. Er is aanvullend onderzoek nodig om het lot van verschillende verbindingen in de metabolische cyclus van planten vast te stellen om ervoor te zorgen dat uitwerpselen en producten van planten geen toxische of schadelijke chemische stoffen in de voedselketen bijdragen.

wetenschappers moeten nagaan of de contaminanten die zich in de bladeren en het hout van bomen verzamelen, vrijkomen wanneer de bladeren in het najaar vallen of wanneer brandhout of mulch van de bomen wordt gebruikt.

de verwijdering van geoogste gewassen kan een probleem vormen als zij hoge gehalten aan zware metalen bevatten.

de diepte van de verontreinigingsgrensbehandeling. De behandelingszone wordt bepaald door de worteldiepte van de plant. In de meeste gevallen is het beperkt tot ondiepe bodems, beken en grondwater. Door het water uit de grond te pompen en het te gebruiken om boomplantages te irrigeren, kan verontreinigd grondwater worden behandeld dat te diep is om met plantenwortels te kunnen worden bereikt. Waarpraktisch, diep bewerken, om zware metalen die naar beneden zijn verplaatst in de bodem dichter bij de wortels te brengen, kan nodig zijn.

in het algemeen is het gebruik van fytoremediatie beperkt tot locaties met lagere verontreinigingsconcentraties en contaminatie in slankere bodems, stromen en grondwater. Onderzoekers vinden echter dat het gebruik van bomen (in plaats van kleinere planten) hen in staat stelt om deepercontamination te behandelen omdat boomwortels dieper in de grond doordringen.

het succes van fytoremediatie kan seizoensgebonden zijn, afhankelijk van de locatie. Ook andere klimatologische factoren zullen de doeltreffendheid ervan beïnvloeden.

het succes van de sanering hangt af van de oprichting van een geselecteerde plantengemeenschap. De introductie van nieuwe plantensoorten kan grote ecologische gevolgen hebben. Het moet vooraf worden bestudeerd en gecontroleerd. Bovendien kan de oprichting van de planten verschillende seizoenen van irrigatie vereisen. Het is belangrijk om extra mobilisatie vancontaminanten in de bodem en het grondwater te overwegen tijdens deze opstartperiode.

bij te hoge verontreinigingsconcentraties kunnen planten afsterven.

sommige fytoremediatie brengt contaminatie over via media (bijv. van de bodem naar de lucht).

fytoremediatie is niet effectief voor sterk gesorbeerde contaminanten zoals polychloorbifenylen (PCB ‘ s).

fytoremediatie vereist een groot oppervlakte van land voor sanering.

toepasbaarheid

fytoremediatie wordt gebruikt voor de sanering van metalen, radionucliden,pesticiden,explosieven, brandstoffen, vluchtige organische stoffen (Vos)en semi-vluchtige organische stoffen (SVOCs). Onderzoek is aan de gang om de rol te begrijpen van fytoremediatie om perchloraat te saneren, een contaminant waarvan is aangetoond dat het persistent is in oppervlakte-en grondwatersystemen. Het kan worden gebruikt voor het reinigen vancontaminanten in de bodem en het grondwater. Voor radioactieve stoffen, chelaatvormers worden soms gebruikt om de verontreinigingen vatbaar voor plantuptake.

technologische ontwikkelingsstatus

fytoremediatie is een breed technologietype dat met succes is aangetoond voor sommige contaminanten en isexperimentaal voor andere.

weblinks

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(bevat een lijst van planten die voor bepaalde contaminanten worden gebruikt)

andere hulpbronnen en demonstraties

zie http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for een lijst van andere fytoremediatiewebbronnen.

in de faciliteit voor gemengd afvalbeheer op de site van Savannah River (SRS) heeft het Amerikaanse Ministerie van energie een uitgebreid fytoremediatiesysteem voor tritiaatwater geïmplementeerd. SRS heeft een ententievijver gebouwd om het grondwater te beheren als het naar het oppervlak Lost, enhet gebruikt oud groeibos om het getritieerde water te transpireren. Het heeft een uitgebreid pijpleidingssysteem met sprinklerkoppen dicht bij de grond.

http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor een lijst van 165 plaatsen waar fyto is gebruikt. Zie ook http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm

zie http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor een beschrijving van de hydraulische opvang van een TCE-pluim met populierbomen.

zie http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor een onderzoekspaper over fytoremediatie van metalen.

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

>