Phytoremediation
Phytoremediation
Description
Phytoremediation este un proces de bioremediere care utilizează diferite tipuri de plante pentru a îndepărta, transfera, stabiliza și/sau distruge contaminanții din sol și din apele subterane.Există mai multe tipuri diferite de fitoremediaremecanisme. Acestea sunt:
1. Biodegradarea rizosferei. În acest proces, planta eliberează naturalesubstanțe prin rădăcinile sale, furnizând substanțe nutritive microorganismelor din sol. Microorganismele sporesc degradarea biologică.
2. Fito-stabilizare. În acest proces, compușii chimici produși deplanta imobilizează contaminanții, mai degrabă decât să le degradeze.
3. Fito-acumulare (numită și fito-extracție). În acest proces, rădăcinile plantelor sorb contaminanțiîmpreună cu alți nutrienți și apă. Masa contaminantă nu este distrusă, darse termină în lăstari și frunze de plante. Această metodă este utilizată în principal pentrugusturi care conțin metale. La un loc demonstrativ, metalele solubile în apă sunt luate de speciile de plante selectate pentru capacitatea lor de a prelua cantități mari de plumb (Pb). Metalele sunt depozitate în planta de lăstari aerieni,care sunt recoltați și fie topiți pentru reciclarea/recuperarea potențială a metalelor, fie sunt eliminați ca deșeuri periculoase. Ca regulă generală, readilybioavailable metalele pentru absorbția plantelor includ cadmiu, nichel, zinc,arsenic, seleniu și cupru. Metalele moderat biodisponibile sunt cobalt, mangan șifier. Plumbul, cromul și Uraniul nu sunt foarte biodisponibile. Plumbul poate fi făcutmult mai biodisponibil prin adăugarea de agenți de chelare în soluri. În mod similar,disponibilitatea uraniului și a radio-cesiului 137 poate fi îmbunătățită folosind citricacid și, respectiv, azotat de amoniu.
4. Sisteme hidroponice pentru tratarea fluxurilor de apă (Rizofiltrare). Rizofiltrarea este similara cu fito-acumularea, dar plantele folosite pentru curatare sunt crescute in sere cu radacinile in apa. Acest sistem poate fi utilizat pentru tratarea ex-situ a apelor subterane. Adică, apele subterane sunt pompatela suprafață pentru a iriga aceste plante. De obicei, sistemele hidroponice utilizeazăun mediu artificial de sol, cum ar fi nisipul amestecat cu perlit sau vermiculit. Deoarece rădăcinile devin saturate cu contaminanți, acestea sunt recoltate și eliminatede.
5. Fito-volatilizare. În acest proces, plantele preiau apă care conține substanțe organice și eliberează contaminanții în aer prin frunzele lor.
6. Fito-degradare. În acest proces, plantele metabolizează efectiv șidistruge contaminanții din țesuturile plantelor.
7. Controlul Hidraulic. În acest proces, copacii se remediază indirect prin controlul apelor subterane. Copacii acționează ca pompe naturale atunci când rădăcinile lor ajung în jos spre masa de apă și stabilesc o masă densă de rădăcini care ocupă cantități mari de apă. Un plop, de exemplu, scoate din pământ 30 de galoane de apăpe zi, iar un lemn de bumbac poate absorbi până la 350 de galoane pe zi.
plantele cele mai utilizate și studiate sunt plopii. Forțele Aeriene ale SUA au folosit plopi pentru a conține tricloretilenă (TCE)în apele subterane. În Iowa, EPA a demonstratcă plopii au acționat ca pompe naturale pentru a menține erbicidele toxice, pesticidele și îngrășămintele în afara cursurilor de apă și a apelor subterane. Corpul inginerilor Armatei SUA a experimentat cu plante umede pentru a distruge compușii explozivi din sol și apele subterane. Speciile submerse și cu frunze plutitoare (coontailand pondweed și, respectiv, vârful săgeții) au scăzut trinitrotoluenul (TNT)la 5% din concentrația inițială. Plantele submersate au reușit să scadă nivelurile Royal DemolitionExplosive (RDX) cu 40%, iar când s-a adăugat degradarea microbiană,RDX a scăzut cu 80%. Floarea-soarelui, folosind rizofiltrarea, a fost folosită cu succespentru a elimina contaminantele radioactive din apa iazului într-un test la Cernobîl, Ucraina.
limitări și preocupări
toxicitatea și biodisponibilitatea produselor biodegradabile nu sunt întotdeauna cunoscute.
subprodusele de degradare pot fi mobilizate în ape subterane sau bio-acumulate la animale. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina soarta diferiților compuși din ciclul metabolic al plantelor pentru a se asigura că excrementele și produsele vegetale nu contribuie cu substanțe chimice toxice sau dăunătoare în lanțul alimentar.
oamenii de știință trebuie să stabilească dacă substanțele care se colectează în frunzele și lemnul copacilor sunt eliberate atunci când frunzele cad în toamnă sau când se utilizează lemn de foc sau mulci din copaci.
eliminarea plantelor recoltate poate fi o problemădacă acestea conțin niveluri ridicate de metale grele.
adâncimea contaminanților limiteazătratament. Zona de tratament este determinată de adâncimea rădăcinii plantei. În cele mai multe cazuri,este limitat la soluri puțin adânci, cursuri și ape subterane. Pomparea apei din sol și utilizarea acesteia pentru irigarea plantațiilor de copaci pot trata apele subterane contaminate care sunt prea adânci pentru a fi atinse de rădăcinile plantelor. În cazul în care aratul practic, adânc, pentru a aduce metale grele care s-ar fi putut deplasa în jos în sol mai aproape de rădăcini, poate fi necesar.
în general, utilizarea fitoremedierii este limitată la situri cu concentrații mai mici de contaminanți și contaminare în soluri, cursuri și ape subterane de mică adâncime. Cu toate acestea, cercetătorii constată acest lucruutilizarea copacilor (mai degrabă decât a plantelor mai mici) le permite să trateze mai adânccontaminarea, deoarece rădăcinile copacilor pătrund mai adânc în pământ.
succesul fitoremedierii poate fisezonal, în funcție de locație. Alți factori climatici îi vor influențaeficiență.
succesul remedierii depinde de stabilirea unei comunități de plante selectate. Introducerea de noi specii de plante poate avearamificații ecologice pe scară largă. Ar trebui studiat în prealabil șimonitorizat. În plus, înființarea plantelor poate necesita mai multesezoane de irigare. Este important să se ia în considerare mobilizarea suplimentarăcontaminanții din sol și apele subterane în această perioadă de pornire.
dacă concentrațiile de contaminanți sunt prea mari,plantele pot muri.
unele fitoremedieri transferă contaminarea între medii (de exemplu, din sol în aer).
fitoremedierea nu este eficientă pentru contaminanții puternic sorbiți, cum ar fi bifenilii policlorurați (PCB).
fitoremedierea necesită o suprafață mare de teren pentru remediere.
aplicabilitate
fitoremedierea este utilizată pentru remedierea metalelor, radionuclizilor,pesticidelor,explozivilor, combustibililor, compușilor organici volatili (COV)și compușilor semi-volatili organici (Svoc). Cercetările sunt în curs de desfășurare pentru a înțelege rolul phytoremediation pentru remedierea perclorat, un contaminant care sa dovedit a fi persistent în sistemele de suprafață și subterane. Poate fi folosit pentru curățarecontaminanții găsiți în sol și în apele subterane. Pentru substanțele radioactive,agenții de chelare sunt uneori utilizați pentru a face contaminanții susceptibili de plantare.
starea de dezvoltare a tehnologiei
fitoremedierea este un tip larg de tehnologie care a fost demonstrat cu succes pentru unii contaminanți și este experimental pentru alții.
link-uri 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(conține lista plantelor utilizate pentru anumiți contaminanți)
alte resurse și demonstrații
vezi http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for o listă a altor resurse web de fitoremediere.
la instalația de gestionare a deșeurilor mixte de la situl râului Savannah (SRS), Departamentul Energiei din SUA a implementat un sistem extensiv de fitoremediere pentru apa tritiată. SRS a construit aretention pond pentru a gestiona apele subterane pe măsură ce se descarcă la suprafață și folosește pădurea veche de creștere pentru a transpira apa tritiată. Are un sistem extins de conducte cu capete de aspersoare montate aproape de sol.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor o listă de 165 de site-uri în care a fost utilizat fito. A se vedea, de asemenea, http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
a se vedea http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor o descriere a captării hidraulice a unei pene TCE folosind plopi.
vezi http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor o lucrare de cercetare privind fitoremedierea metalelor.
a se vedea http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
>