Phytoremediering

Phytoremediering

beskrivelse

Phytoremediering er en bioremediationproces, der bruger forskellige typer planter til at fjerne, overføre,stabilisere og/eller ødelægge forureningeri jorden og grundvandet.Der er flere forskellige typer fytoremedieringsmekanismer. Disse er:

1. Bionedbrydning af jordstængler. I denne proces frigiver planten naturligtstoffer gennem sine rødder, der leverer næringsstoffer til mikroorganismer ijord. Mikroorganismerne forbedrer biologisk nedbrydning.

2. Fytostabilisering. I denne proces fremstilles kemiske forbindelser afplante immobilisere forurenende stoffer, snarere end nedbryde dem.

3. Phyto-akkumulering (også kaldet phyto-ekstraktion). I denne proces sorberer planterødderne forureningernesammen med andre næringsstoffer og vand. Den forurenende masse ødelægges ikke mensender op i plantens skud og blade. Denne metode anvendes primært tilmasser indeholdende metaller. På et demonstrationssted optages vandopløselige metaller af plantearter, der er udvalgt på grund af deres evne til at optage store mængder bly (Pb). Metallerne opbevares i anlægget,som er høstet og enten smeltet til potentiel metalgenvinding/genanvendelse eller bortskaffes som farligt affald. Som en generel regel, readilybiotilgængelige metaller til planteoptagelse omfatter cadmium, nikkel, sinc, arsen,selen og kobber. Moderat biotilgængelige metaller er kobolt, mangan ogjern. Bly, chrom og uran er ikke meget biotilgængelige. Bly kan lavesmeget mere biotilgængelig ved tilsætning af chelateringsmidler til jord. På samme måde kan tilgængeligheden af uran og radio-cæsium 137 forbedres ved hjælp af henholdsvis citricacid og ammoniumnitrat.

4. Hydroponiske systemer til behandling af vandstrømme (Jordstængelfiltrering). Jordstængelfiltrering erligner fytoakkumulering, men de planter, der anvendes til oprydning, er rejst i drivhuse med deres rødder i vand. Dette system kan bruges til grundvandsbehandling på stedet. Det vil sige, grundvand er pumpettil overfladen for at skylle disse planter. Typisk hydroponiske systemeret kunstigt jordmedium, såsom sand blandet med perlit eller vermiculit. Somrødderne bliver mættet med forurenende stoffer, de høstes og bortskaffes af.

5. Phyto-fordampning. I denne proces optager planter vand indeholdende organiskkontaminanter og frigørerforurenende stoffer i luften gennem deres blade.

6. Phyto-nedbrydning. I denne proces metaboliserer planter faktisk ogødelægge forurenende stoffer i plantevæv.

7. Hydraulisk Styring. I denne proces afhjælper træer indirekte ved at kontrollere grundvandbevægelse. Træer fungerer som naturlige pumper, når deres rødder når ned mod vandbordet og etablerer en tæt rodmasse, der optager store mængder vand. Et poppeltræ, for eksempel, trækker ud af jorden 30 gallon vandpr.dag, og et bomuldstræ kan absorbere op til 350 gallon om dagen.

de mest anvendte og undersøgte planter er poplartrees. Det amerikanske luftvåben har brugt poppeltræer til at indeholde trichlorethylen (TCE)i grundvand. EPA demonstrerede, at poppeltræer fungerede som naturlige pumper for at holde giftige herbicider, pesticider og gødninger ud af vandløb og grundvand. US Army Corps ofingeniører har eksperimenteret med vådområder for at ødelægge eksplosive forbindelseri jorden og grundvandet. Neddykkede og flydebladede arter (henholdsvis coontailand pondeveed og pilespids) nedsatte trinitrotoluen (TNT)til 5% af den oprindelige koncentration. Nedsænkede planter var i stand til at reducere Royal Demolitioneksplosive (RDK) niveauer med 40%, og når mikrobiel nedbrydning blev tilsat,faldt RDK med 80%. Solsikker, ved hjælp af jordstængelfiltrering, blev brugt med succesat fjerne radioaktivekontaminanter fra damvand i en test i Tjernobyl, Ukraine.

begrænsninger og Betænkeligheder

toksicitet og biotilgængelighed af bionedbrydningsprodukter er ikke altid kendt.

Nedbrydningsbiprodukter kan mobiliseres i jordvand eller bioakkumuleres hos dyr. Yderligere forskning er nødvendig for at bestemme skæbnen for forskellige forbindelser i plantens metaboliske cyklus for at sikre, at planteaffald og produkter ikke bidrager med giftige eller skadelige kemikalier i fødekæden.

forskere skal fastslå, omkontaminanter, der samler i blade og træ af træer, frigives, nårblade falder om efteråret, eller når brænde eller mulch fra træerne anvendes.

bortskaffelse af høstede planter kan være et problemhvis de indeholder høje niveauer af tungmetaller.

dybden af forureningerne begrænserbehandling. Behandlingsområdet bestemmes af plantens roddybde. I de fleste tilfælde er det begrænset til lavvandede jordarter, vandløb og grundvand. At pumpe vandet ud af jorden og bruge det til at skylle plantager af træer kan behandle forurenet grundvand, der er for dybt til at nås med planterødder. Hvorpraktisk, dyb tilling, at bringe tungmetaller, der kan have bevæget sig nedad i jorden tættere på rødderne, kan være nødvendigt.

generelt er anvendelsen af fytoremediering begrænset til steder med lavere forureningskoncentrationer og forurening i lav jord, vandløb og grundvand. Imidlertid finder forskere detbrugen af træer (snarere end mindre planter) giver dem mulighed for at behandle dybereforurening, fordi trærødder trænger dybere ned i jorden.

succesen med phytoremediering kan væresæsonbestemt, afhængigt af placering. Andre klimatiske faktorer vil også påvirke denseffektivitet.

succesen med oprensning afhænger ietablering af et udvalgt plantesamfund. Introduktion af nye plantearter kan haveudbredte økologiske konsekvenser. Det bør undersøges på forhånd ogovervåges. Derudover kan etableringen af planterne kræve flereårstider med kunstvanding. Det er vigtigt at overveje ekstra mobilisering afkontaminanter i jorden og grundvandet i denne opstartsperiode.

hvis forureningskoncentrationerne er for høje,kan planter dø.

nogle fytoremedieringer overfører forureningpå tværs af medier (f.eks. fra jord til luft).

Phytoremediering er ikke effektiv tilstærkt sorberede forurenende stoffer såsom polychlorerede biphenyler (PCB).

Phytoremediering kræver en stor overfladeareal af jord til afhjælpning.

anvendelighed

fytoremediering anvendes til oprensning af metaller, radionuklider,pesticider,sprængstoffer, brændstoffer, flygtige organiske forbindelser (VOC ‘er)og semi-flygtige organiske forbindelser (Svoc’ er). Forskning er i gang for at forstå phytoremediationens rolle for at afhjælpe perchlorat, et forurenende stof, der har vist sig at være vedvarende i overflade-og grundvandssystemer. Det kan bruges til oprydningkontaminanter, der findes i jord og grundvand. For radioaktive stoffer, chelateringsmidler bruges undertiden til at gøre forureningerne modtagelige for planteoptagelse.

status for teknologiudvikling

Phytoremediering er en bred teknologitypeder med succes er blevet demonstreret for nogle forurenende stoffer og ereksperimentel for andre.

links

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(indeholder liste over planter, der anvendes til visse forurenende stoffer)

andre ressourcer og demonstrationer

se http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for en liste over andre fytoremedieringsressourcer.

på Det Blandede affaldshåndteringsanlæg på Savannah River Site (SRS) har det amerikanske energiministerium implementeret et omfattende fytoremedieringssystem for tritieret vand. SRS har konstrueret aretention dam til at styre grundvandet, når det udledes til overfladen, og det bruger gammel vækstskov til at transpirere det tritierede vand. Det har et omfattende rørledningssystem med sprinklerhoveder placeret tæt på jorden.

http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor en liste over 165 steder, hvor phyto er blevet brugt. Se også http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm

se http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor en beskrivelse af hydraulisk opsamling af en TCE-plume ved hjælp af poplartrees.

se http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor et forskningsdokument om fytoremediering af metaller.

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

>