Fitoremediacja
Fitoremediacja
opis
fitoremediacja to proces bioremediacji, który wykorzystuje różne rodzaje roślin do usuwania, przenoszenia,stabilizacji i/lub niszczenia zanieczyszczeń w glebie i wodach gruntowych.Istnieje kilka różnych rodzajów fitoremediacjimechanizmy. Są to:
1. Biodegradacja rhizosfery. W tym procesie roślina uwalnia naturalneSubstancje przez korzenie, dostarczając składniki odżywcze mikroorganizmom w oleju. Mikroorganizmy zwiększają degradację biologiczną.
2. Fitostabilizacja. W tym procesie związki chemiczne wytwarzane przez instalator unieruchamiają zanieczyszczenia, a nie je degradują.
3. Fito-akumulacja (zwana również fito-ekstrakcją). W tym procesie korzenie roślin sorbują zanieczyszczenia wraz z innymi składnikami odżywczymi i wodą. Masa zanieczyszczająca nie ulega zniszczeniu, lecz znajduje się w pędach i liściach roślin. Metoda ta jest stosowana przede wszystkim dlastes zawierające metale. W jednym miejscu demonstracyjnym metale rozpuszczalne w wodzie są pochłaniane przez gatunki roślin wybrane ze względu na ich zdolność do pobierania dużych ilości ołowiu (Pb). Metale są przechowywane w pędach nadziemnych rośliny,które są zbierane i wytapiane w celu potencjalnego recyklingu/odzysku metalu lub są usuwane jako odpady niebezpieczne. Ogólnie rzecz biorąc, dostępne Metale do pobrania przez rośliny obejmują kadm, nikiel, cynk,arsen, selen i miedź. Umiarkowanie biodostępne metale to kobalt, mangan i andiron. Ołów, chrom i uran nie są zbyt biodostępne. Ołów może być bardziej biodostępny przez dodanie czynników chelatujących do gleby. Podobnie dostępność uranu i radio-cezu 137 można zwiększyć stosując odpowiednio kwas cytrynowy i azotan amonu.
4. Systemy hydroponiczne do oczyszczania strumieni wody (Rhizofiltration). Ryzofiltracja jest podobna do FITO-akumulacji, ale rośliny używane do oczyszczania są hodowane w szklarniach, a ich korzenie znajdują się w wodzie. System ten może być stosowany do oczyszczania wód gruntowych ex-situ. Oznacza to, że woda gruntowa jest pompowana na powierzchnię w celu nawadniania tych roślin. Zazwyczaj systemy hydroponiczne wykorzystują sztuczne podłoże glebowe, takie jak piasek zmieszany z perlitem lub wermikulitem. Ponieważ korzenie są nasycone zanieczyszczeniami, są zbierane i usuwane.
5. Fito-ulatnianie. W tym procesie rośliny pobierają wodę zawierającą organiczne środki kontaminacyjne i uwalniają zanieczyszczenia do powietrza przez liście.
6. Fito-degradacja. W tym procesie rośliny faktycznie metabolizują i usuwają zanieczyszczenia w tkankach roślinnych.
7. Sterowanie Hydrauliczne. W tym procesie drzewa pośrednio rekultywują poprzez kontrolowanie przemieszczania się ziemi. Drzewa działają jak naturalne pompy, gdy ich korzenie sięgają do stołu wodnego i tworzą gęstą masę korzeniową, która pobiera duże ilości wody. Na przykład Topola wyciąga z ziemi 30 galonów wody dziennie, a drewno bawełniane może wchłonąć do 350 galonów dziennie.
rośliny najczęściej używane i badane to topole. Siły Powietrzne USA używały topoli do przechowywania trichloroetylenu (TCE)w wodach gruntowych. W Iowa EPA pokazała, że topole działały jak naturalne pompy do utrzymywania toksycznych herbicydów, pestycydów i nawozów ze strumieni i wód gruntowych. Korpus Inżynieryjny Armii USA eksperymentował z roślinami podmokłymi, aby zniszczyć Materiały wybuchowe w glebie i wodach gruntowych. Gatunki zanurzone i pływające (coontailand pondweed i arrowhead, odpowiednio) zmniejszyły stężenie trinitrotoluenu (TNT) do 5% pierwotnego stężenia. Zanurzone rośliny były w stanie obniżyć poziom Royal DemolitionExplosive (RDX) o 40%, a po dodaniu degradacji drobnoustrojów RDX zmniejszył się o 80%. Słoneczniki, stosując ryzofiltrację, zostały z powodzeniem wykorzystane do usunięcia substancji promieniotwórczych z wody w stawie w teście w Czarnobylu na Ukrainie.
ograniczenia i obawy
toksyczność i biodegradowalność produktów nie zawsze jest znana.
produkty uboczne degradacji mogą być mobilizowane w wodzie gruntowej lub gromadzone biologicznie u zwierząt. Potrzebne są dodatkowe badania, aby określić los różnych związków w cyklu metabolicznym roślin, aby upewnić się, że odchody i produkty roślinne nie przyczyniają się do toksycznych lub szkodliwych substancji chemicznych w łańcuchu pokarmowym.
naukowcy muszą ustalić, czykontaminanty, które zbierają się w liściach i drewnie drzew, są uwalniane, gdy liście spadają jesienią, lub gdy używa się drewna opałowego lub ściółki z drzew.
usuwanie zebranych roślin może stanowić problemjeśli zawierają one wysoki poziom metali ciężkich.
Strefa leczenia jest określona przez głębokość korzenia rośliny. W większości przypadków ogranicza się do płytkich gleb, strumieni i wód gruntowych. Wypompowywanie wody z ziemi i używanie jej do nawadniania plantacji drzew może uzdatniać wody gruntowe zbyt głębokie, aby mogły do nich dotrzeć korzenie roślin. Konieczne może być praktyczne, Głębokie uprawa, aby doprowadzić metale ciężkie, które mogły poruszać się w dół w glebie bliżej korzeni.
zasadniczo stosowanie fitoremediacji jest ograniczone do miejsc o niższym stężeniu zanieczyszczeń i zanieczyszczeniu gleb, strumieni i wód gruntowych. Jednak naukowcy stwierdzają, że wykorzystanie drzew (a nie mniejszych roślin) pozwala im leczyć deeperkontaminację, ponieważ korzenie drzew wnikają głębiej w ziemię.
sukces fitoremediacji może zależeć od lokalizacji. Wpływ na to będą również inne czynniki klimatycznefektywność.
sukces rekultywacji zależy od utworzenia wybranej społeczności roślin. Wprowadzenie nowych gatunków roślin może mieć szerokie konsekwencje ekologiczne. Należy go wcześniej przestudiować ipomonitorować. Ponadto ustanowienie roślin może wymagać kilkasady nawadniania. Ważne jest, aby rozważyć dodatkową mobilizację contaminants w glebie i wodach gruntowych w tym okresie rozruchu.
jeśli stężenie zanieczyszczeń jest zbyt wysokie,rośliny mogą umrzeć.
niektóre fitoremediacje przenoszą zanieczyszczenia przez media (np. z gleby na powietrze).
Fitoremediacja nie jest skuteczna dla silnie sorbowanych zanieczyszczeń, takich jak polichlorowane bifenyle (PCB).
Fitoremediacja wymaga dużej powierzchni ziemi do rekultywacji.
zastosowanie
Fitoremediacja jest stosowana do rekultywacji metali, nuklidów promieniotwórczych,pestycydów,materiałów wybuchowych, paliw, lotnych związków organicznych (LZO)i półlatywnych związków organicznych (SVOCs). Prowadzone są badania mające na celu zrozumienie roli fitoremediacji w rekultywacji nadchloranu, zanieczyszczenia, które, jak wykazano, utrzymuje się w systemach powierzchniowych i podziemnych. Może być stosowany do oczyszczaniakontaminanty znajdujące się w glebie i wodach gruntowych. W przypadku substancji radioaktywnych, środki chelatujące są czasami używane do zanieczyszczenia podatne na plantuptake.
stan rozwoju technologii
Fitoremediacja jest szerokim typem technologii, który został pomyślnie wykazany w przypadku niektórych zanieczyszczeń, a jest zaawansowany w przypadku innych.
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(zawiera listę roślin stosowanych do niektórych zanieczyszczeń)
inne zasoby i demonstracje
Zobacz http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for listę innych zasobów internetowych fitoremediacji.
w Zakładzie zarządzania odpadami mieszanymi na terenie rzeki Savannah (SRS) Departament Energii Stanów Zjednoczonych wdrożył rozbudowany system fitoremediacji wody tritiowanej. SRS skonstruował staw do zarządzania wodami gruntowymi podczas odprowadzania ich na powierzchnię, a do odprowadzania tritiowanej wody wykorzystuje stary las wzrostu. Posiada rozbudowany system rurociągów z głowicami zraszającymi ustawionymi blisko ziemi.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor Zobacz również http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
Zobacz http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor opis hydraulicznego przechwytywania pióropuszy TCE za pomocą poplartrees.
Zobacz http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor artykuł badawczy na temat fitoremediacji metali.
Zobacz http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
>