Phytoremediation
Phytoremediation
beskrivning
Phytoremediation är en bioremediationprocess som använder olika typer av växter för att avlägsna, överföra, stabilisera och/eller förstöra föroreningari marken och grundvattnet.Det finns flera olika typer av fytoremedieringmekanismer. Dessa är:
1. Rhizosphere biologisk nedbrytning. I denna process släpper växten naturligtämnen genom sina rötter och levererar näringsämnen till mikroorganismer ijord. Mikroorganismerna förbättrar biologisk nedbrytning.
2. Fyto-stabilisering. I denna process produceras kemiska föreningar avväxten immobiliserar föroreningar, snarare än att försämra dem.
3. Fyto-ackumulering (även kallad fyto-extraktion). I denna process sorberar växtrötter föroreningarnatillsammans med andra näringsämnen och vatten. Föroreningsmassan förstörs inte menslutar upp i växtskott och löv. Denna metod används främst förvast innehållande metaller. På en demonstrationsplats tas vattenlösliga metaller upp av växtarter som valts ut för deras förmåga att ta upp stora mängder bly (Pb). Metallerna lagras i anläggningen luftskott,som skördas och antingen smälts för potentiell metallåtervinning/återvinning eller bortskaffas som farligt avfall. Som en allmän regel inkluderar readilybiotillgängliga metaller för växtupptag kadmium, nickel, zink,arsenik, selen och koppar. Måttligt biotillgängliga metaller är kobolt, mangan ochjärn. Bly, krom och uran är inte särskilt biotillgängliga. Bly kan görasmycket mer biotillgängligt genom tillsats av kelatmedel till jordar. På samma sätt kan tillgängligheten av uran och radio-cesium 137 förbättras med användning av citricacid respektive ammoniumnitrat.
4. Hydroponiska system för behandling av vattenflöden (Rhizofiltrering). Rhizofiltrering ärliknar fytoackumulering, men växterna som används för sanering höjs i växthus med sina rötter i vatten. Detta system kan användas för ex-situ grundvattenbehandling. Det vill säga grundvatten pumpastill ytan för att bevattna dessa växter. Vanligtvis använder hydroponiska systemett konstgjort jordmedium, såsom sand blandad med perlit eller vermikulit. Somrötterna blir mättade med föroreningar, de skördas och bortskaffasav.
5. Phyto-volatilization. I denna process tar växter upp vatten som innehåller organiskakontaminanter och släpper ut föroreningarna i luften genom sina löv.
6. Fyto-nedbrytning. I denna process metaboliserar växter faktiskt ochförstöra föroreningar i växtvävnader.
7. Hydraulisk Styrning. I denna process åtgärdar träd indirekt genomkontrollera markvattenrörelse. Träd fungerar som naturliga pumpar när deras rötter når ner mot vattenbordet och skapar en tät rotmassa som tar upp stora mängder vatten. En poppel träd, till exempel, drar ur marken 30 liter vattenper dag, och en bomullsträ kan absorbera upp till 350 liter per dag.
de växter som används mest och studeras är poplartrees. Det amerikanska flygvapnet har använt poppelträd för att innehålla trikloretylen (TCE)i grundvatten. I Iowa demonstrerade EPAATT poppelträd fungerade som naturliga pumpar för att hålla giftiga herbicider, bekämpningsmedel och gödselmedel ur strömmar och grundvatten. US Army Corps ofEngineers har experimenterat med våtmarksväxter för att förstöra Explosiva föreningari marken och grundvattnet. Nedsänkta och flytande bladarter (coontailand pondweed respektive pilhuvud) minskade trinitrotoluen (TNT)till 5% av den ursprungliga koncentrationen. Nedsänkta växter kunde minska Royal Demolitionexplosiva (RDX) nivåer med 40%, och när mikrobiell nedbrytning tillsattes minskade RDX med 80%. Solrosor, med hjälp av rhizofiltrering, användes framgångsriktför att avlägsna radioaktivakontaminanter från dammvatten i ett test i Tjernobyl, Ukraina.
begränsningar och problem
toxiciteten och biotillgängligheten av biologiska nedbrytningsprodukter är inte alltid känd.
Nedbrytningsbiprodukter kan mobiliseras igrundvatten eller bioackumuleras hos djur. Ytterligare forskning behövs för attbestämma ödet för olika föreningar i växternas metaboliska cykel för att säkerställa att växtavfall och produkter inte bidrar med giftiga eller skadliga kemikalier i livsmedelskedjan.
forskare måste fastställa omkontaminanter som samlas i löv och trä av träd släpps närlöv faller på hösten eller när ved eller mulch från träden används.
bortskaffande av skördade växter kan vara ett problem om de innehåller höga halter tungmetaller.
djupet av föroreningarna gränserbehandling. Behandlingszonen bestäms av växtrotdjupet. I de flesta fall är det begränsat till grunda jordar,strömmar och grundvatten. Att pumpa ut vattnet från marken och använda det för att bevattna plantager av träd kan behandla förorenat grundvatten som är för djupt för att nås av växtrötter. Därpraktisk, djupbearbetning, för att få tungmetaller som kan ha rört sig nedåt i jorden närmare rötterna, kan vara nödvändigt.
i allmänhet är användningen av fytoremediering begränsad till platser med lägre föroreningskoncentrationer och förorening igrunda jordar, strömmar och grundvatten. Men forskare finner detAnvändningen av träd (snarare än mindre växter) gör det möjligt för dem att behandla djuperförorening eftersom trädrötter tränger djupare in i marken.
framgången med fytoremediering kan varasäsongsbaserad, beroende på plats. Andra klimatfaktorer kommer också att påverka desseffektivitet.
framgången för sanering beror på att man etablerar en utvald växtgemenskap. Introduktion av nya växtarter kan hautbredd ekologiska konsekvenser. Det bör studeras i förväg ochövervakas. Dessutom kan etableringen av växterna kräva flerasäsonger av bevattning. Det är viktigt att överväga extra mobilisering avföroreningar i mark och grundvatten under denna startperiod.
om föroreningskoncentrationerna är för höga kan växter dö.
vissa phytoremediation överför förorening över media, (t.ex. från jord till luft).
Fytoremediering är inte effektiv för starkt sorberade föroreningar såsom polyklorerade bifenyler (PCB).
Fytoremediering kräver en stor ytarea mark för sanering.
tillämplighet
Fytoremediering används för sanering av metaller, radionuklider,bekämpningsmedel,sprängämnen, bränslen, flyktiga organiska föreningar (VOC)och halvflyktiga organiska föreningar (Svoc). Forskning pågår för att förstå rollen som phytoremediation för att sanera perklorat, en förorening som har visat sig vara beständig i yt-och grundvattensystem. Det kan användas för att rengörakontaminanter som finns i mark och grundvatten. För radioaktiva ämnen används ibland kelatmedel för att göra föroreningarna mottagliga för plantupptagning.
Teknikutvecklingsstatus
Fytoremediering är en bred tekniktyp som framgångsrikt har visats för vissa föroreningar och ärexperimentellt för andra.
webblänkar
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(innehåller lista över växter som används för vissa föroreningar)
andra resurser och demonstrationer
se http://www.engg.ksu.edu/HSRC/phytorem/for en lista över andra phytoremediation webbresurser.
vid anläggningen för hantering av blandat avfall vid theSavannah River Site (SRS) har US Department of Energy implementerat ett omfattande fytoremedieringssystem för tritierat vatten. SRS har konstruerat aretention damm för att hantera grundvattnet när det släpps ut till ytan, andit använder gammal tillväxtskog för att transpireera det tritierade vattnet. Den har ett omfattande rörledningssystem med sprinklerhuvuden placerade nära marken.
http://www.rtdf.org/public/phyto/chlor_solv_management.pdffor en lista över 165 platser där phyto har använts. Se även http://www.rtdf.org/public/phyto/bib/print.cfm
se http://clu-in.org/products/intern/phytotce.htmfor en beskrivning av hydraulisk infångning av en TCe-plume med poplartrees.
se http://clu-in.org/download/remed/lasat.pdffor ett forskningsdokument om fytoremediering av metaller.
se http://www.newswise.com/articles/researcher-use-trees-to-detect-contaminants-and-health-threats
>